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Heidariyan, Dariush;
Rohstoffrückgewinnung zur Ressourcenschonung von hochwertigen Materialien aus Abfällen aus dem Gesundheitswesen zu chemischen Grundstoffen. - Ilmenau. - 157 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2024

Die vorliegende Studie fokussiert sich auf die Handhabung von medizinischem Abfall, insbesondere infektiösem Abfall, der einen Anteil von 15-25 % am Gesamtvolumen von medizinischem Abfall ausmacht. Es wurden unterschiedliche Quellen der Abfälle untersucht, darunter die beiden Krankenhäuser UKW und MSP, das pharmazeutische Unternehmen Lilly sowie die Entsorgungsfirma Buscha von Halberstadt. Die zentralen Ziele beinhalten die umfassende Erstellung von Energie- und Massenbilanzen für den Prozess der Umwandlung von gereinigten Polyolefinen aus Abfallmaterialien in den Depolymerisationsprozess. Die Behandlung infektiöser medizinischer Abfälle kann mittels verschiedener Verfahren erfolgen, darunter Verbrennung, Dampfsterilisation, Mikrowellen-Desinfektion und chemische Desinfektion. Es ist besonders hervorzuheben, dass die Verbrennung keine umweltfreundliche Methode ist. Die Sterilisation durch chemische Mittel ist lediglich für geringe Abfallmengen geeignet. Aufgrund des erheblichen Volumens an infektiösem Abfall und der vorhandenen Technologien erscheint die Mikrowellenmethode als geeignet für das chemische Recycling von Polyolefinen. Der Grund dafür liegt erstens darin, dass bei der Desinfektion die Schmelzpunkttemperatur nicht erreicht wird, und zweitens, dass ein getrocknetes Produkt entsteht. Im Gegensatz dazu ist die Dampfsterilisation besser geeignet, wenn keine chemische Wiederverwertung angestrebt wird, beispielsweise zur Nutzung als Wärmequelle für Krankenhäuser. In dieser Studie wurde die LOGMED-Anlage, die 150-200 kg/h medizinische Abfälle verarbeitet, für die Zerkleinerung der Abfälle eingesetzt, wobei die Dampfsterilisationsmethode zur Abfallbehandlung angewendet wurde. Gemäß den Angaben des Betreibers, der seit Jahrzehnten mit dieser Anlage arbeitet, beläuft sich der Flüssigkeitsanteil in Krankenhausabfällen auf etwa 15-20 Prozent. In dieser Studie wurden Abweichungen in den Anteilen der Abfälle festgestellt, wobei 19 % auf die UKW, 1 7% auf Buscha, 10 % auf MSP und 3 % auf Lilly entfielen. Die Unterschiede in den Ergebnissen für die MSP-Abfälle und die Lilly-Abfälle ergeben sich daraus, dass diese beiden Kategorien nicht die allgemeinen Abfälle einer Station oder eines Krankenhauses repräsentieren. Die MSP-Abfälle waren ausschließlich in Tüten verfügbar, während die Lilly-Abfälle lediglich Insulinpens ohne weitere Abfallkomponenten waren. Diese Flüssigkeitsanteile werden separat von anderen Abfallfraktionen als Abwasser behandelt. Es muss berücksichtigt werden, dass die Verwendung von Dampf zur Sterilisation zu einem feuchten Endprodukt führt. Hinsichtlich der Volumenreduzierung erfuhren leichtere Materialien aus dem Klinikum MSP und der Universitätsklinik Würzburg mit 66 % bzw. 57 % die größten Volumenreduzierungen. Im Gegensatz dazu wiesen schwerere Insulinpens und infektiöse Abfälle mit 25 % bzw. 44 % die geringsten Volumenreduzierungen auf. Im Falle der Verbrennung tragen die Volumenreduktion und Sterilisation dazu bei, dass infektiöse Abfälle mit einem verminderten Volumen in herkömmlichen Verbrennungsanlagen anstelle spezialisierter Einrichtungen verbrannt werden können. Dies führt zu erheblichen Kostenersparnissen sowohl bei den Verbrennungsanlagen als auch bei den Transportkosten. Nach der Bearbeitung der Abfälle durch die LOGMED-Anlage wurden die Abfälle in leichte und schwere Fraktionen mittels eines Schwimm-Sink-Verfahrens im Wasser separiert. Die leichten Fraktionen, die den größten Anteil der Abfälle ausmachen, sind solche mit einer Dichte, die geringer ist als die Dichte des Wassers. Nach Analysen der Firma DEKRA Automobil GmbH gelten diese als polyolefinreich. Die schweren Fraktionen beinhalten dagegen schwerere Kunststoffe wie PVC und PET sowie Glas und Metall. Bei den Abfällen der Firma Lilly machen die schweren Fraktionen etwa 42 % aus. Diese wurden im Labor der TU Ilmenau mit der RFA-Methode analysiert, wobei hohe Anteile von reinem Eisen und Legierungen (Fe 63 Cr 17 Ni 20) festgestellt wurden, was die Möglichkeit des Metallrecyclings bei diesen Abfällen fördert. Bei den anderen Abfällen würden die schweren Fraktionen in herkömmlichen Verbrennungsanlagen verbrannt werden. Die getrennten, nassen Leichtfraktionen stehen als polyolefinhaltige Ausgangsmaterialien zur Verfügung. Im besten Fall können sie zur Energiegewinnung durch chemisches Recycling genutzt werden. Unter den chemischen Recyclingmethoden könnten Pyrolyse und Vergasung geeignete Optionen sein, um flüssiges Öl, andere Ölprodukte oder Syngas zu produzieren.



Wagner, Christian;
Entwicklung eines qualitativen und quantitativen Messverfahrens zum sicheren Detektieren und Unterscheiden verschiedener Werkstoffe im Umfeld der Leergutrücknahme. - Ilmenau. - 133 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

Im Umfeld der Leergutrücknahme werden anhand von vier spezifischen Merkmalen die Einweg- und Mehrwegpfandgebinde unterschieden, der entsprechende Pfandwert bestimmt und die Getränkeabfüller zugeordnet. Demzufolge ist diese Erkennungstechnologie auf die richtige Unterscheidung, Verrechnung und Zuordnung der Gebinde ausgerichtet. Der Werkstoff des Pfandgebindes ist in diesem Zusammenhang nur von sekundärer Bedeutung und kann über die Erkennungsmerkmale nicht direkt ausgelesen werden. Aus Sichtweise der Wieder- und Weiterverwendung von pfandpflichtigen Gebinden in der Kreislaufwirtschaft ist zukünftig eine sortenreine Trennung der entsprechenden Werkstoffe wünschenswert. Das Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist es, einen qualitativen und quantitativen Lösungsansatz eines Sensor-Messverfahren zu entwickeln, mit dem die jeweiligen Werkstoffe der Pfandgebinde sicher und eindeutig erkannt werden. Die Pfandgebinde bestehen zum Bearbeitungszeitpunkt dieser Arbeit aus Polyethylenterephthalat (PET), Glas, Aluminium und Weißblech. Aus diesem Grund ist es eine wesentliche Anforderung, mit dem entwickelten Prototyp die vier Werkstoffe zuverlässig zuzuordnen. Die Umsetzung der Zielvorgabe erfordert eine objektive und äquivalente Bewertung potenzieller Verfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung (ZfP). Durch die Ergebnisse der Vergleichs- und Bewertungsmatrizen kann die Anzahl der Werkstoff-Erkennungsverfahren reduziert werden, für die eine praktische Realisierung sinnvoll erscheint. Aus der Bewertung ergeben sich vier Lösungsansätze. Für diese Ansätze erfolgt die Entwicklung theoretischer Entwürfe. Weiterhin lassen sich Annahmen zur messtechnischen Umsetzung ableiten. Schließlich lässt sich in Messversuchen die Praxistauglichkeit der erfolgversprechenden Verfahren zur Anwendung in einem Leergutautomaten untersuchen. Die Messergebnisse zeigen, dass aufgrund der physikalischen Funktionsprinzipien mit keinem einzelnen Sensor die vier geforderten Werkstoffarten identifizierbar sind. Letztendlich kann ein praktikabler Prototyp entwickelt werden, der mehrere, kombinierte Sensoren enthält. Mit diesem können die nichtmetallischen Werkstoffe (PET und Glas) sowie die Metalle (Aluminium und Weißblech) zugeordnet werden. Die Masterarbeit schließt mit der Auflistung einiger Hinweise für weiterführende Arbeiten ab und verweist auf den perspektivischen Einsatz des Verfahrens zur Werkstofferkennung.



Grau, Richard;
Eisen im Glas – Photometrische Untersuchungen zum Positions- und Intensitätsverhalten von Eisenionen in Abhängigkeit der Glasmatrix. - Ilmenau. - 99 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der Transmissionskurven Fe(2+)- und Fe(3+)-haltiger Kalk-Alkali-Gläser in Abhängigkeit von der Alkalioxidzusammensetzung im Glas. Dazu werden Gläser festgelegter Zusammensetzung mit einem Eisengehalt von circa 0,2 mol% und 0,02 mol% hergestellt und der Alkalioxidanteil zwischen Natrium- und Kaliumoxid verändert. Die Charakterisierung der hergestellten Glasproben erfolgt nasschemisch, mittels Röntgenfluoreszenzanalyse und mittels UV-Vis-Spektroskopie anhand von Transmissionskurven. Es kann für die Modellgläser eine Abhängigkeit der Eisenabsorptionsbanden von den im Glas vorkommenden Alkalioxiden festgestellt werden. Für die Fe(2+)-Absorptionsbande bei 1113 nm kann eine Verschiebung des Absorptionsmaximums um 100 nm zu höheren Wellenlängen durch den Austausch von Natriumoxid mit Kaliumoxid beobachtet werden. Liegen im Glas zur Hälfte Kaliumoxid und Natriumoxid vor, befindet sich die Position der Absorptionsbande mittig zwischen den Gläsern mit nur einem Alkalioxid. Zudem steigt auch der molare Extinktionskoeffizient linear mit dem Kaliumanteil an. Im Gegensatz dazu kann für die Fe(3+)-Banden bei 379 nm, 417 nm und 437 nm keine Abhängigkeit der Lage von den Alkalioxiden ausgemacht werden. Eine Veränderung des molaren Extinktionskoeffizienten der Fe(3+)-Banden kann nur für die Absorptionsbande bei 379 nm ausgemacht werden, wobei dieser nichtlinear durch den Austausch von Natriumoxid mit Kaliumoxid ansteigt. Eine Verringerung des Eisenanteils von 0,2 mol% auf 0,02 mol% im Glas führt zu Abweichungen in der Verschiebung und des molaren Extinktionskoeffizienten der Fe(2+)-Bande. Der molare Extinktionskoeffizient der Fe(3+)-Banden der eisenarmen Gläser sinkt mit steigendem Kaliumoxidanteil und stellt damit einen abweichenden Verlauf zu den eisenreichen Gläsern dar. Zudem kann durch die nasschemische Analyse eine Veränderung des vorliegenden Eisenredoxverhältnisses in den Modellgläsern zugunsten von Fe(3+) beim Austausch von Natriumoxid mit Kaliumoxid nachgewiesen werden. Die Veränderung des Redoxverhältnisses erfolgt übereinstimmend mit der Theorie der optischen Basizität.



Eichler, Robert;
Untersuchung polierter technischer Glasproben und Feststellung des Einflusses der angewendeten Polierprozessparameter auf die Oberflächeneigenschaften. - Ilmenau. - 90 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss ausgewählter Polierprozessparameter eines konventionellen Synchronspeedprozesses auf die Oberflächeneigenschaften optischer Gläser analysiert. Betrachtet wurden die Glaswerkstoffe N-BK7, N-KF9 und 7980 SF (Kieselglas). Für die Politur kam eine Radienschleifmaschine mit Spindelantrieb zum Einsatz. Diese kann eine maximal Spindelgeschwindigkeit von 2500 RPM und einen maximalen Arbeitsdruck von 300 N abbilden. Als Methoden zur Analyse der Oberfläche wurde die Nanoindentation, die Weißlichtinterferometrie und die Rasterkraftmikroskopie verwendet. Den Beginn der Untersuchungen stellten die Variation des Polierdrucks und der Poliergeschwindigkeit dar. Mit Hilfe der polierten Proben wurden die Messparameter für die Nanoindentation festgelegt. Anschließend erfolgte die Ermittlung der Vickershärte und Martenshärte in verschiedenen Bereichen der Probenoberfläche. Des Weiteren wurde der Einfluss von Kaliumhydroxid auf die Nanohärte untersucht. Die Variation der Polierzeit stellte den letzten Untersuchungsschritt dar. An diesen Proben wurde der Einfluss der Polierdauer auf die Oberflächenstruktur, die Vickers- und Martenshärte festgestellt. Die Nanoindentation ermöglichte die Aufzeichnung der Härte der obersten Glasschicht. Dabei handelt es sich um die Glasschicht, welche dauerhaft mit der Umgebung und während der Politur mit der Poliersuspension und -scheibe in Wechselwirkung steht. Mit Hilfe der Analyseergebnisse wurden Aussagen über die chemisch-mechanischen Vorgänge während der Politur und ihr Einfluss auf die Entstehung und Veränderung der Oberflächenschicht (Gelschicht) von Glas getroffen. Diese weist, anders als angenommen, eine höhere Vickershärte als das Grundmaterial auf. Außerdem kann die Gelschicht aktiv durch die Veränderung der Polierparameter beeinflusst werden. Abschließend wurden mögliche weitere Forschungspotentiale in diesem Bereich beleuchtet.



Weiß, Anton;
Charakterisierung und Bewertung des bei der Herstellung von Quarzglas anfallenden Ausschusses hinsichtlich eines effizienten Nutzungskonzeptes. - Ilmenau. - 73 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2023

Im Rahmen einer aktuellen Forschungsfrage der Raesch Quarz (Germany) GmbH, einem Hersteller von Quarzglas- und Quarzgutprodukten, befasst sich diese Arbeit mit Nutzungskonzepten für den bei der Produktion anfallenden Ausschuss. Es handelt sich um ein Hochleistungsmaterial, welches in einem kostenintensiven Prozess aus höchstreinen, intensiv aufbereiteten Quarzsanden unter komplexen Bedingungen und bei hohen Temperaturen erschmolzen wird. Der bisherige Umgang mit dem Produktionsausschuss führt dadurch zu hohen finanziellen Verlusten für das Unternehmen. Zu Beginn der Bemühungen hin zu einer verlustärmeren Verfahrensweise konzentriert sich diese Arbeit insbesondere auf eine Aufbereitung des Materials für eine potentielle Rückführung in den eigenen Schmelzprozess, wie es in anderen Bereichen der Glasindustrie üblich ist. Dazu wurde ein eigener Mahlbehälter für Laborversuche zur kontaminationsarmen Zerkleinerung des Ausschussmaterials gebaut und getestet. Anschließend erfolgte eine Charakterisierung des entstandenen Mahlgutes hinsichtlich der Partikelgrößenverteilung sowie unter anderem durch Lichtmikroskopie und Differential Scanning Calorimetry-Messungen. Im Ergebnis entsteht ein Quarzglaspulver, welches gegenüber einem anderen, konventionellen Zerkleinerungsverfahren vergleichsweise wenig metallische Verunreinigungen enthält und sich für Schmelzversuche zu neuen Quarzglasprodukten anbietet. Darüber hinaus werden weitere Ansätze zur Beeinflussung der Wiedereinschmelzbarkeit und für alternative Verwertungsmöglichkeiten kurz vorgestellt. Schließlich konnten, neben der Raesch Quarz (Germany) GmbH selber, auch externe Interessenten für das Pulver als SiO2-Rohstoff gefunden werden.



Lüdemann, Marius;
Ortsaufgelöste Charakterisierung von Verkapselungsfolien für Solarzellen. - Ilmenau. - 115 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

Die Photovoltaik (PV) liefert einen großen Beitrag zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien und bildet eine Grundlage für Klimaneutralität in Deutschland. Umso entscheidender ist es, dass die gewährleistete Lebensdauer der PV-Module von über 25 Jahren erreicht wird und Ausfälle vermieden werden. PV-Module bestehen typischerweise aus Frontglas, Frontverkapselung, Silizium-zellen, Rückseitenverkapselung und Rückseitenfolie. Ein großer Teil der Modulausfälle ist auf das Verkapselungsmaterial zurückzuführen. Als Verkapselungsmaterial werden meist Ethylenvinylacetat-Copolymere (EVA) verwendet, welche mit Additiven versehen sind. Diese schützen das Basispolymer u. a. vor schädlicher UV-Strahlung. Sie haben daher einen maßgeblichen Einfluss auf das Degradations-Verhalten der Verkapselungsfolien und folglich auch auf die Lebensdauer des PV-Moduls. Trotz des großen Potentials für Grenzflächeneffekte und chemische Reaktionen im PV-Modul, werden das Verkapselungsmaterial und die Zusammensetzung der enthaltenen Additive seit fast 40 Jahren unverändert genutzt. Bisher sind jedoch sowohl die Wechselwirkungen im Modul als auch das Degradationsverhalten nur ungenügend erforscht. Um das Degradationsverhalten der Verkapselungsfolien in Abhängigkeit dieser Additive zu untersuchen, wurden Prüfkörperlaminate mit definierten Additiv-zusammensetzungen hergestellt. In diesem Zusammenhang war die Variation der Konzentrationen des UV-Absorbers und des UV-Stabilisators von besonderem Interesse. Um sowohl den Einfluss von Inhomogenitäten in der Additivverteilung als auch das Verhalten der Additive bei Vorhandensein eines Konzentrationsgradienten zu untersuchen, wurden die hergestellten Prüfkörper für 2000 h bei 65 ˚C, 20 % relativer Luftfeuchte und einer integrierten UV-Intensität von 81 W/m2 künstlich gealtert. Nachfolgend wurden an definierten Stellen der Prüfkörper Proben entnommen und vollständig charakterisiert. Mittels Dynamischer Differenzkalorimetrie, Thermogravimetrischer Analyse und Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie wurden die Polymereigenschaften des EVAs bestimmt. Nachfolgende Messungen mittels Pyrolyse-Gaschromatographie-Massenspektrometrie dienten zur Ermittlung der absolute Additivverteilung. Abschließend wurden ortsaufgelöste 2D-Karten erstellt, welche die ermittelten Polymereigenschaften in Abhängigkeit von der Bewitterungszeit darstellen. Außerdem wurden die Additivwechselwirkungen innerhalb des Ver-kapselungsmaterials analysiert und ein Diffusionsschema angefertigt.



Krumbein, Philipp;
Untersuchung zur Maximierung des Hydrolyseprozesses in Sol-Gel-Reaktionen. - Ilmenau. - 104 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2023

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Hydrolysereaktion in Sol-Gel-Prozessen. Das Ziel der Arbeit ist es, verschiedene Einflussfaktoren auf die Reaktion zu untersuchen und den Hydrolysegrad zu maximieren. Als Bewertungskriterium dient der im Endprodukt nachweisbare Kohlenstoffgehalt. Untersucht werden die entstehenden Abweichungen bei Verwendung verschiedener Katalysatoren, bei Anwendung eines Vakuumprozesses sowie der Einfluss verschiedener Temperaturen zwischen 20˚ C und 100˚ C. Die Ergebnisse zeigen, dass eine vollständige Entfernung des Kohlenstoffs aus den Endprodukten nicht möglich war. Trotzdem wurden Methoden gefunden, welche eine signifikante Reduzierung des Kohlenstoffgehalts ermöglichen. Weiterhin wurde das Verständnis des Gesamtprozesses verbessert.



Patzer, Niklas;
Aufbearbeitung und Wiederverwertung spezieller schwermetallhaltiger Glasabfälle. - Ilmenau. - 80 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2023

Blei und seine Oxide stellen in vielen Produkten einen kaum bis nicht ersetzbaren Bestandteil dar. Eines es dieser Produkte wird von der Firma „Capillary Solutions“ hergestellt. Aufgrund der Toxizität von bestimmten Bleiverbindungen für den menschlichen Körper müssen Produktionsabfälle unter besonderen Auflagen deponiert werden. Deshalb stellt sich die Frage, wie der Bleianteil in den zu deponierenden Abfällen reduziert werden kann. Dies ist Ziel und Inhalt der vorliegenden Arbeit. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden die Glasabfälle aus der Produktion mit Borsäure und Siliciumdioxid gemischt, um ein spezifisches Verhältnis zwischen Siliciumdioxid, Bortrioxid und den im Glas enthaltenen Metallionen zu erzielen. Es wurden zwei Gemische hergestellt und anschließend zu einem homogenen Glas verschmolzen. Dabei wies eines der Gläser einen Siliciumoxidanteil von 50 mol% und das andere einen Siliciumoxidanteil von 55 mol% auf. Anschließend wurden Teile dieser Gläser bei 550 ˚C, 600 ˚C und 650 ˚C getempert, um eine Phasentrennung in eine Siliciumoxid-reiche und eine Borat-reiche Phase zu induzieren. Metallionen tendieren zur Anlagerung in der Borat-reichen Phase. Diese wurde nach dem Tempern mittels Salzsäure entfernt. Die so extrahierten Gläser und die Lösung der Extraktion wurden anschließend Verfahren untersucht. Diese umfassen Massemessungen, Röntgenfluoreszenzanalysen, Dichtemessungen und die chemische Analyse durch ein externes Labor. Die Ergebnisse geben Einblicke in die Struktur der durch die Phasentrennung erzeugten Gefüge, sowie Optimierungen des hier verwendeten Prozesses. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass der Anteil von Blei im extrahierten Silicatglas um mehr als 95% reduziert werden konnte. Blei wird in Form von Bleiiodid gewonnen. Das extrahierte Silicatglas könnte als Rohstoff für neue Schmelzen zur Verfügung gestellt werden.



Heinrich, Lukas;
Herstellung und Charakterisierung ökologischer Dämmstoffsysteme für den Einsatz in Polymerbetonsteinen. - Ilmenau. - 45 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2023

Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Herstellung und Charakterisierung von Dämmstoffsystemen aus ökologischen Quellen. Auf Basis einer Metakaolin-basierten Geopolymerrezeptur wurden mehrere aufgeschäumte Proben hergestellt und der Einfluss verschiedener metallischer Treibmittel und eines nicht-ionischen Tensids als Schaumstabilisator, sowie einer Zugabe von CaO-reicher Flugasche analysiert. Mittels eines im Rahmen dieser Arbeit hergestellten Messeinrichtung (Guarded Hot Plate) wurde die Wärmeleitfähigkeit der Proben untersucht. Die hergestellten Schaumstoffe erreichten Dichten zwischen 0,385 und 0,670 g/cm³ und Wärmeleitfähigkeiten von 0,123 - 0,291 W/(m K). Ferner wurde eine mit Hanffasern gefüllte Geopolymerprobe hergestellt. Bei dieser wurde eine Dichte von 0,600 g/cm³ und eine Wärmeleitfähigkeit von 0,131 W/(m K) bestimmt. Aus Thermometerglasabfällen wurden durch alkalische Aktivierung und mechanisches Schäumen mit anschließender Temperaturbehandlung bei 350 - 550 ˚C Schaumgläser hergestellt, die Dichten von 0,558 - 0,732 g/cm³ erreichten.



Der Einfluss von Vorbehandlungsprozessen und Umgebungsbedingungen auf die Glasoberflächen optischer Substrate. - Ilmenau. - 122 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

Die Fertigung optischer Bauteile führt zu einer Veränderung der Oberfläche dieser Bauteile. In dieser Arbeit wird der Einfluss einer alkalischen Lösung auf die Oberfläche von optischen Substraten aus B270 Glas untersucht. Die Proben wurden von verschiedenen Zulieferern bezogen. Einige Proben wurden einem besonders aggressiven Reinigungsprozess ausgesetzt. Die Expositionszeit der Proben in der Lösung wurde systematisch variiert. Einige ausgewählte Proben wurden in einem Klimaschrank bewittert. Anschließend wurden die Proben mit Hilfe verschiedener Methoden auf Kratzer und Partikel analysiert (Lichtmikroskopie, Weißlichtinterferometrie, Rasterkraftmikroskopie). Zusätzlich wird die Rauigkeit der Oberflächen untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass mit zunehmender Expositionszeit in der Lösung mehr Kratzer sichtbar wurden und die Rauigkeit anstieg. Der aggressive Reinigungsprozess unterliegt einer großen Variation und führt zu einer Verschlechterung der Oberflächenqualität.



Heyne, Paul;
Herstellung, Charakterisierung und chemisches Vorspannen von Gläsern des Lithium-Aluminosilikat-Borat-Typs (LABS-Gläser). - Ilmenau. - 62 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

Ziel der Arbeit ist die Weiterentwicklung des Glassystems um das SCHOTT Xensation® α. Hauptaugenmerk wird hierbei auf eine Verbesserung der Vorspannbarkeit durch Zusammensetzungsvariation gelegt. Dazu wurden im Labor verschiedene Gläser hergestellt. Ausgangspunkt ist eine Nachschmelze des Materials SCHOTT Xensation® α als Referenz, da Untersuchungen an Versuchsschmelzen im Vergleich zu großtechnisch gefertigten Gläsern häufig abweichende Eigenschaften zeigen. Die anderen borhaltigen Lithium-Aluminosilikat (LABS)-Gläser lehnen sich in ihrer Zusammensetzung an die des SCHOTT Xensation® α an. Variationen werden durch Änderungen des Bor-, Natrium- und Erdalkali-Gehaltes durchgeführt, sodass die restlichen Komponenten in konstanten molaren Anteilen vorliegen. Von den erstellten Gläsern wurden Dichte, Brechungsindex, Glasübergangstemperatur und Ausdehnungskoeffizient bestimmt. Außerdem wurde ihre Vorspannbarkeit spannungsoptisch charakterisiert. Im Vergleich mit der Zusammensetzung konnten verschiedene Abhängigkeiten erkannt werden. So sind mit steigendem Erdalkali- und sinkendem Bor-Gehalt eine Steigerung der Druckspannung und ein Abfallen der Spannungstiefe festzustellen. Dabei kann jedoch nicht zwischen Bor und Erdalkalien differenziert werden. Des Weiteren kann mit einem sinkenden Natrium-Gehalt eine tendenzielle Erhöhung der Spannungswerte in 30 [my]m Tiefe beobachtet werden. Gleichzeitig werden größere Druckspannungstiefen beim Lithium-Natrium-Austausch erreicht, jedoch erfolgt eine Verringerung dieser beim Natrium-Kalium-Austausch. Schlüsselworte: LABS-Glas, chemisches Vorspannen, Ionen-Austausch, spannungsoptische Messung



Wetterauer, Andre;
Materialwissenschaftliche Beurteilung von Werkstoffkombinationen für die Photokatalyse. - Ilmenau. - xvii, 104 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Diplomarbeit 2022

In der Umwelttechnik gibt es einen großen Bedarf an Verfahren für den Abbau von Gefahr- und Problemstoffen. Ziel der Arbeit ist es, ein reproduzierbares und gut skalierbares Verfahren zur Abscheidung von photokatalytisch wirksamen Substanzen auf verschiedenen Trägermaterialien zu entwickeln. Dazu wurde eine geeignete Apparatur konstruiert und gefertigt. Die verwendeten Ausgangsstoffe sind kommerziell erhältliche Faserträgermaterialien und photokatalytisches Pulver. Die Proben werden materialwissenschaftlich begutachtet. Die Eignung der so hergestellten Proben, als Photokatalysator in einem kommerziell erhältlichen Luftreinigungsgerät wird untersucht und diskutiert. Die erzielten Abbauraten für einen beispielhaften Luftschadstoff sind vergleichbar mit kommerziellen Systemen.



Mendoza Carranza, Elena Kristel;
Efficiency of cleaning solutions to remove difficult contamination on weathered float glass exposed in an urban environment. - Ilmenau. - 85 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

In dieser Studie wird die Reinigung von künstlich und natürlich bewittertem Kalk-Natron-Floatglas untersucht. Es wurden organische, anorganische nicht-metallische, metallische und salzhaltige Verunreinigungen ausgewählt, um mögliche Schäden an Floatglas bei Kontakt mit diesen zu untersuchen. Vogelkot, Zementstaub, Aluminiumpartikel und Natriumchlorid wurden auf der Glasoberfläche aufgebracht. Die vier Verunreinigungen veränderten die Glasoberfläche in unterschiedlichem Maße. Die Glasproben wurden in einer Klimakammer einen und sieben Tage lang bewittert. Eine andere Gruppe von Glasproben wurde in Ilmenau, Deutschland, 50 Tage lang im Freien gelagert (20 Tage ungeschützt und 30 Tage geschützt). Vor und nach der Bewitterung wurden die Glasproben mit drei Reinigungsmitteln gereinigt (DI-Wasser, Zitronensäure und ein handelsübliches Glas reinigungsmittel). Die gewählten Reinigungslösungen lieferten unterschiedliche Reinigungsergebnisse für die Glasoberflächen. Je nach Bewitterungseinwirkung (künstlich oder natürlich) scheinen sich die Verunreinigungen unterschiedlich auf die Glasoberflächen auszuwirken. Bei der Bewitterung im Freien haften Ablagerungen unterschiedlich auf der mit verschiedenen Reinigungslösungen behandelten Glasoberfläche. Darüber hinaus wird die Wirksamkeit eines handelsüblichen Schutzmittels mit den gewählten Reinigungsmitteln verglichen. Die optische Mikroskopie wurde genutzt, um Bewitterungsprodukte zu lokalisieren und die Veränderung der Glasoberfläche zu bewerten. Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) und Auger-Elektronen-Spektroskopie (AES) wurden zur chemischen Identifizierung der nicht entfernten Verwitterungsprodukte eingesetzt. Die Oberflächenanalyse wies auf das Vorhandensein von Chloriden und Karbonaten aus den Verwitterungsprodukten hin und auf größere Delaminierungseffekte bei Glas, das geschützt vor direktem Beregnen dem Wetter ausgesetzt war. Es wurde festgestellt, dass die Reinigungsmittel die Entfernung von Verunreinigungen und die Haltbarkeit des Glases unterschiedlich beeinflusst haben.



Rodriguez Valdivieso, Christian Raul;
Durability of porous glasses. - Ilmenau. - 78 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

In dieser Arbeit sollten hoch alkalibeständige poröse Gläser hergestellt werden, wobei die Wirkung der Zugabe von ZrO2 zu einem Natriumborsilikatglas vom Vycor-Typ untersucht wurde. Der ZrO2 Zusatz wurden mit dem Ziel vorgenommen, die Fähigkeit der porösen Siliciumdioxidstruktur zu verbessern, alkalischen Lösungen zu widerstehen. Basisgläser mit 0 mol% ZrO2 (Zr0), 3 mol% ZrO2 (Zr3) und 6 mol% ZrO2 (Zr6) wurden durch das herkömmliche Schmelzverfahren hergestellt. Die amorphe Struktur der Basisgläser wurde durch XRD bestätigt. Weitere Charakterisierungen wie Dichte, ATR und DSC wurden ebenfalls durchgeführt. Um eine spinodale Phasentrennung zu induzieren und eine zweiphasige Matrix (eine unlösliche silikatreiche Phase und eine lösliche Natriumborat-Phase) zu erzeugen, wurden die Basisgläser 12 Stunden lang bei unterschiedlichen Temperaturen von 560 ˚C bis 700 ˚C wärmebehandelt. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen (REM) bestätigten die erwartete Durchdringungsstruktur. Porengrößen wurden nach der Norm DIN EN ISO 13383 berechnet. Bei Gläsern mit 0 mol% ZrO2 und 3 mol% ZrO2 besteht eine wohldefinierte Tendenz zum Porengrößenwachstum mit zunehmender Wärmebehandlungstemperatur und -zeit. REM-Bilder zeigen eine Abnahme der Porengröße, wenn ZrO2 zum Glas hinzugefügt wird. Das 6 mol% ZrO2-Glas zeigte keine spinodale Phasentrennung. Basierend auf den Ergebnissen der Porengrößenmessung wurde für die folgenden Tests eine Wärmebehandlungstemperatur von 680 ˚C gewählt. Um eine poröse Probe zu erhalten, muss die lösliche Natriumborat-Phase mit HCl-Lösung ausgelaugt werden. Dazu wurden Temperatur und HCl-Lösung sowie der anschließende Trocknungsprozess variiert. Die besten Auslaugungsergebnisse wurden mit einer Lösung aus 1 M HCl + 70 % Ethanol (Verhältnis 9:1) bei Raumtemperatur für zwei Tage (Zr0) und 2 M HCl + 70 % Ethanol (Verhältnis 9:1) 70 ˚C für sieben Tage (Zr3) erzielt. Um die Alkalistabilität der porösen Gläser zu untersuchen, wurden Löslichkeitstests gegen 0,1 M NaOH durchgeführt. Es zeigte sich, dass die Alkalistabilität von Zr0 sehr gering ist (Massenverlust von ca. 20 % in 22 Stunden). Wenn dem Glas jedoch 3 mol% ZrO2 hinzugefügt werden, wird der Gewichtsverlust signifikant verringert (Massenverlust von etwa 4 % in 22 Stunden). Es wurde festgestellt, dass die Anwesenheit von Zirkoniumdioxid in der silikatreichen porösen Glasmatrix die Stabilität gegenüber Alkalilösungen maßgeblich verbessert. Ein großes Problem stellt jedoch das Auslaugen der phasenseparierten Gläser dar. Dies führt sehr oft zum Zerbrechen der Glassamples.



Bai, Yilun;
Preparation of microstructured optical fibers with a Ce3+:YAG glass ceramic core. - Ilmenau. - 71 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Seit einigen Jahren wird Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) zunehmend in Weißlicht-LEDs oder als Laser-aktives Material eingesetzt. Eine Glasfaser mit Ce3+:YAG-Kristalliten im Faserkern könnte in der Faser blaues Laserlicht in weißes Licht umwandeln und stünde als miniaturisierte, flexible Weißlichtquelle für verschiedenste Anwendungen zur Verfügung. Die einfache Kern-Mantel-Struktur herkömmlicher optischer Glasfasern ist jedoch nicht ideal zum Führen des erzeugten Weißlichts. Diese Masterarbeit widmet sich der Entwicklung und Herstellung von mikrostrukturierten Glasfasern, die das Prinzip der Totalreflexion in der Glasfaser nutzen, um die Weißlichtausbeute der Faser zu erhöhen. Diese Art von Faser kann als mikrostrukturierte Glasfaser mit einem Ce3+:YAG-Glaskeramikkern bezeichnet werden. Zur Herstellung der Preform der mikrostrukturierten Glasfaser mit Ce3+:YAG-Glaskeramikkern werden verwendet: ein AR-Glasrohr mit einem Außen-/Innendurchmesser von 8/7 mm als äußerer Mantel, 6×AR-Glasrohre mit einem Außen-/Innendurchmesser von 1,4/1,2 mm als mittlerer Mantel, ein AR-Glasrohr mit einem Außen-/Innendurchmesser von 4/3 mm als innerer Mantel und Ce3+:YAG-Pulver + SF57-Glaspulver als Kernteil der Preform. Das gemischte Pulver im Kern der Preform muss mit einer hydraulischen Presse zu Zylindern gepresst und dann in die Preform gefüllt werden. Zur Optimierung des Faserziehprozesses wurden die Preformmaterialien und die Faserziehparameter variiert. Verschiedene Mikrostrukturdesigns wurden getestet. Das vielversprechendste Mikrostrukturdesign ist eine geometrische Struktur mit nur 6 AR-Glasrohren als Zwischenmantel.



Altendorf, Luisa-Marie;
Untersuchungen zum Ätzangriff eines fotostrukturierbaren Glases in fluorbasierten Ätzprozessen. - Ilmenau. - 97 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem letzten Prozessschritt der Mikrostrukturierung des fotostrukturierbaren Glases FS21 - dem Ätzen. FS21 besitzt fotosensitive Eigenschaften, weshalb nach vorheriger partieller UV-Belichtung und Temperaturbehandlung nur in den belichteten Bereichen Lithiummetasilicatkristalle entstehen. Durch Anwendung von nasschemischen Ätzprozessen mit verdünnter Fluorwasserstoffsäure wird ein bevorzugter Ätzangriff der kristallisierten Bereiche erzielt. Durch Anwendung eines trockenchemischen Ätzprozesses mit fluorbasierten Ätzgasen wird hingegen eine umgekehrte Ätzselektivität beobachtet. Zur Aufklärung der umgekehrten Ätzselektivität werden basierend auf der Literatur und eigenen Annahmen zwei Hypothesen aufgestellt. Zum einen wird angenommen, dass die lokale Verfügbarkeit von Wasserspezies an der Grenzfläche für die umgekehrte Ätzselektivität bei trockenchemisch geätzten Proben verantwortlich ist. Aus diesem Grund werden die beiden betrachteten Ätzverfahren hinsichtlich des Gehalts an Wasserspezies in den Ätzmedien variiert. Es folgt die Analyse der geätzten Probenober- und bruchflächen durch REM-, AFM-, FTIR-ATR- und SNMS-Analysen, sowie die Bestimmung der Ätzraten. Zum anderen wird angenommen, dass durch trockenchemische Ätzprozesse Oberflächenpolymere abgeschieden werden, die in Kombination mit rückgesputterten Substratteilchen nur in den kristallisierten Bereichen selbstmaskierende Eigenschaften besitzen. Zur Untersuchung dieser Annahme werden das polymerisierende Ätzgas CF4 und das nicht polymerisierende Ätzgas SF6 eingesetzt und die erzeugten Polymerschichten ebenfalls durch REM, SNMS und FTIR-Analysen untersucht. Es wird deutlich, dass die Morphologie der geätzten Oberfläche von den Eigenschaften des unterliegenden Substrats abhängig ist und sich innerhalb der Glas- und Glaskeramikbereiche stark unterscheidet. Abschließend wird die Vermutung aufgestellt, dass Polymerschichten, die auf den Glaskeramikbereichen erzeugt werden, mechanische Eigenschaften aufweisen, die einem physikalischen Angriff besser Stand halten als Polymerschichten, die auf den Glasbereichen abgeschieden werden. Auf dieser Grundlage werden nur die Glaskeramikbereiche selbstmaskiert, weshalb sich die Ätzselektivität insgesamt im Vergleich zum Nassätzen umkehrt.



Xia, Xiaosi;
Optimization of a glass composition for synthesis of Ce3+:YAG crystallites. - Ilmenau. - 57 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

In den letzten Jahren wurde Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) in immer mehr Produkten wie weißen LEDs, Lasern, oder in der Weißlichtinterferometrie angewendet. Viele bestehende YAG-Herstellungsverfahren sind komplex und einige erfordern sogar stark ätzende chemische Reagenzien. Die Herstellungstemperaturen sind oft extrem hoch. Diese Arbeit versucht, YAG aus einem Glas mit traditionellen ungiftigen Methoden zu synthetisieren und diese Methode zu optimieren. Die Glaszusammensetzungen basieren auf dem Y2O3-Al2O3-SiO2-System. ZrSiO4, Ti2O3, NH4F und H3BO3 werden zugegeben, um den Schmelzpunkt der Glaszusammensetzungen zu senken (NH4F, H3BO3), oder um die Kristallisation von YAG als einziger Kristallphase zu fördern (ZrSiO4,Ti2O3). Daher kann eine Anpassung des Anteils dieser Additive bis zu einem gewissen Grad die YAG-Synthese optimieren. Aus dem Glassystem SiO2/Al2O3/Y2O3/CaO konnte kein YAG kristallisiert werden. YAG konnte bei ca. 1375 ˚C im Glassystem SiO2/Al2O3/Y2O3/AlF3 kristallisiert werden. Aus der Zusammensetzung mit 35 mol% SiO2, 36,5 mol% Al2O3, 20 mol% Y2O3, 1 mol% CeO2, 14,4 mol% NH4F, 2,5mol% B2O3 konnte bei 1039 ˚C ausschließlich die YAG-Phase kristallisiert werden.



Weber, Tobias;
Untersuchung zum Einfluss des Granulier- und Sinterprozesses auf das Einschmelzverhalten amorpher SiO2-Rohstoffe. - Ilmenau. - 77 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

In dieser Arbeit wird die chemische Reinigung von amorphen SiO2-Granulaten mit HCl bei Temperaturen zwischen 700 ˚C und 1200 ˚C untersucht. Außerdem wird das Sinterverhalten bei Temperaturen zwischen 1000 ˚C und 1200 ˚C in Helium-atmosphäre, Luftatmosphäre und im Vakuum erforscht. Als Ausgangsstoff wird OX50 verwendet. Dieses Pulver besitzt eine spezifische Oberfläche von rund 50 m2/g. Durch die Granulation des Pulvers kommen ungewollte Verunreinigungen ins Granulat. Für der Herstellung von Kieselglas müssen diese weitestgehend beseitigt werden. Die chemischen Analysen der Heißchlorierung werden mit einem ICP-OES untersucht. Es wird gezeigt, dass Aluminium und Magnesium mit diesem Verfahren nicht beseitigt werden können. Die anderen Elemente können verringert werden. Die Sinterung wird benötigt, um die Rütteldichte der Granulate zu erhöhen. Damit diese für den Plasmaschmelzprozess genutzt werden können. Zudem führt eine höhere Rütteldichte zu einer Verringerung der Blasigkeit. Die Sinterung wird hinsichtlich Rütteldichte, Poreneigenschaften und Korngrößen untersucht. Dabei wird auf den Einfluss der Atmosphäre eingegangen. Durch die Sinterversuche können die Rütteldichten verdreifacht werden. Die höchste Rütteldichte beträgt 1,46 g/cm3. Dieser Wert ist exakt so groß wie die Rütteldichte vom Quarzsand, der für den Plasmaschmelzprozess verwendet wird. Zusätzlich kann die Porosität der Granulate wirksam verkleinert werden. Die Auswirkung des Sinterns auf die Blasigkeit und die Qualität des Kieselglases an sich, wird nicht bewertet.



Charakterisierung von Quarzsanden mit spektroskopischen Methoden. - Ilmenau. - 52 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

Die vorliegende Arbeit setzt sich das Ziel, zu bestimmen ob mit dem Thermoscientific Nicolet iS5 ATR-Infrarotspektrometer zuverlässig Quarzsande bezüglich Verunreinigungen metallischer oder organischer Art identifiziert werden können. Der Fokus lag auf der Bestimmung der charakteristischen Banden von Quarz und eventuellen Verunreinigungen wie Titan und Kohlenstoff. Als unterstützende Methode kam unter anderem die Lichtmikroskopie der Quarzkörner zum Einsatz. Zusätzlich erfolgte die Bestimmung der Korngrößenverteilung über Siebung. Die Elementzusammensetzung der Quarzsande wurde über ICP-OES Messungen bestimmt. Mit der Glühverlustbestimmung waren der Feuchtigkeitsgehalt und die enthaltene Menge an organischen Verunreinigungen ermittelbar. Eine Differenzkalorimetrie zeigte eventuelle Strukturveränderungen auf. Alle Messungen erfolgten an fünf unterschiedlichen Quarzsanden. Die ATR-Infrarotspektroskopie wurde an folgenden Proben durchgeführt: - fünf verschieden Quarzsandproben, - 1 Quarzsand mit Titanoxid angereichert, - 1 Referenzrohstoff und daraus geschmolzenes Glas. Im Ergebnis der Untersuchungen können folgende Aussagen getroffen werden: das Vergleichen von einer Quarzsandprobe und der Sandreferenzprobe ermöglichte das Bestimmen von amorphen (glasigem) SiO2 und α-Quarz. Entsprechende Absorptionsbanden sind bestimmt worden. Beim Vergleich der titanoxidangereicherten Proben konnten die asym. Si-O-Ti, die asym. O-Ti-O und die sym. O-Ti-O Streckschwingungsbanden identifiziert werden. Dadurch war eine eindeutige Bestimmung der titanreicheren Probe möglich. Ein Vergleich zwischen der Sandreferenzprobe und einem daraus geschmolzenen Glas (ungeglüht und geglüht) ermöglichte die Identifizierung der Si-O-Si, der asym. Si-OH und der sym. Si-O Streckschwingungsbanden. Zusätzlich konnte der Verlauf des OH-Gehaltes in einem Quarzglas veranschaulicht werden.



Feng, Yuqi;
Development of low temperature sintered BNT-BT-ST-based lead-free piezoceramics. - Ilmenau. - 57 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Piezoelektrische Keramiken spielen eine wichtige Rolle in zahlreichen Anwendungsbereichen der Industrie, in der Medizin, in der Elektronikbranche und im zivilen Leben. Aufgrund hervorragender piezoelektrischer Eigenschaften, hoher Curie-Temperaturen und einer gut beherrschbaren und anpassbaren Prozessroute werden meist Bleizirkonattitanat (PZT)-Werkstoffe als piezokeramisches Material eingesetzt. Angesichts des hohen Anteils an giftigem Blei in PZT-Verbindungen und drohender Gesetzesverschärfungen bzgl. des Einsatzes von Blei in piezokeramischen Werkstoffen, ist man heutzutage mehr und mehr bestrebt bleifreie Alternativen zu finden. Unter den bleifreien Piezokeramiken werden Bi0,5Na0,5TiO3 (BNT)-basierte Werkstoffe hinsichtlich hoher Curie-Temperaturen und hohen piezoelektrischen Eigenschaften als vielversprechende Kandidaten angesehen. Jedoch beschränkt sich der Einsatz von BNT-Keramiken bisher auf spezielle Anwendungen aufgrund der schwierigen Herstellung von dichten BNT-Keramiken mit zufriedenstellenden Materialeigenschaften. Ursachen sind dabei das Abdampfen der volatilen Oxide Bismutoxid und/oder Natriumoxid sowie auftretendes Riesenkornwachstum während des Sinterungsprozesses bei hohen Temperaturen. Die Arbeit befasst sich mit der Herstellung und Charakterisierung von 1-x-y(Ba0.5Na0.5)TiO3-xBaTiO3-ySrTiO3 (BNTBST)-Vollkeramiken. Dabei wird der Einfluss von Sinterhilfsmitteln auf das Sinterverhalten und die piezoelektrischen Eigenschaften der hergestellten BNTBST-Keramiken untersucht. Mit dem Einsatz der Sinterhilfsmittel konnten BNTBST-Keramiken mit hohen Dichten und hohen piezoelektrischen Eigenschaften erhalten werden. So konnte mit den Sinterhilfsmittelzusätzen beispielsweise die relative Dichte [rho]/[rho]th um 2 % auf 97,8 % gesteigert und die d33-Ladungskonstante um 37 % auf max. 172 pC/N erhöht werden. Zusätzlich konnte die Sintertemperatur der BNTBST-Keramiken auf 1200 ˚C gesenkt und dichte Keramikproben in einem großen Sinterintervall (≤ 100 ˚C) erhalten werden.



Untersuchung des Entmischungsgefüges von Lithiumborosilicatglas für die Anwendung als Festkörperelektrolyt. - Ilmenau. - 83 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der Entmischung von Lithiumborosilicatgläsern und deren Einfluss auf die Eigenschaften. Für die Untersuchung erfolgte die Herstellung der Li2O-B2O3-SiO2-Gläser mit unterschiedlichen Konzentrationen der Edukte. Es wird einerseits die Abhängigkeit von der Zusammensetzung und anderseits die von der Wärmebehandlung betrachtet. Die Gemengepulver werden mittels simultaner thermischer Analyse (STA) untersucht. Außerdem werden zur Charakterisierung das Transmissionsverhalten und die elektrische Leitfähigkeit der Glasproben diskutiert. Aus den Messwerten der elektrischen Leitfähigkeit konnten keine Korrelationen mit einer Eigenschaft festgestellt werden. Daher sind sie kritisch zu betrachten. Bei einigen Proben erfolgte eine Phasenextraktion zur AFM-Messung der Topographie. Jedoch sind die AFM Ergebnisse vermutlich wegen Spitzeneffekten wenig aussagekräftig. Im Vergleich dazu wird eine REM Aufnahme einer Probe diskutiert, die die Entmischung mit Durchdringungsgefüge darstellt. Der Einfluss des Lithiumoxids auf die Glasstruktur und die Eigenschaften wird beschrieben und dessen Auswirkung auf die Entmischung.



Pfannschmidt, Julia;
Einfluss von intrinsischen und extrinsischen Faktoren auf das Ätzverhalten (HF) von Kieselgläsern. - Ilmenau. - 142 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Verschiedene Kieselgläser wurden hinsichtlich ihres Ätzverhaltens in Flusssäure und ihrer Ätzbeständigkeit untersucht. Die Gläser wurden mit dem Plasmaverfahren hergestellt und unterschieden sich hinsichtlich ihrer Zusammensetzung: verschiedene Ausgangstoffe (kristalliner Quarzsand oder synthetisches, amorphes SiO2); Dotierung mit ausgewählten Metalloxiden. Einige Gläser wurden zudem auf verschiedene Art und Weise behandelt, um ihre Eigenschaften und Struktur weiter zu verändern: Temperung bei Temperaturen unter Tg; Kontrolliertes Abkühlen mit verschiedenen Abkühlgeschwindigkeiten; Heißisostatisches Pressen (HIP). Die Ätzraten wurden in 40 %-iger HF bestimmt. Die Glassorten wurden mit unterschiedlichen Methoden charakterisiert, unter anderem Ramanspektroskopie, Brillouinspektroskopie, Transmissionsmessungen (VUV bis IR), Röntgenbeugung und Messungen der Dichte und des thermischen Ausdehnungskoeffzienten. Einige der dotierten Gläser zeigten die besten Ätzbeständigkeiten. Die Dotierkonzentrationen lagen zwischen mehreren 100 ppm und 2 ma-%. Für zwei dotierte Glassorten waren die Ätzraten etwa 10 % geringer als für das undotierte Referenzglas. Ein mit einem Schwermetalloxid dotiertes Glas war inhomogen und bestand aus einer amorphen Glasmatrix mit kristallinen Ausscheidungen. Trotz sehr langer Temperzeiten von bis zu mehreren Wochen lagen die fiktiven Temperaturen der zwischen 950 ˚C und 1100 ˚C getemperten Gläser deutlich über den Haltetemperaturen. Dies deutet darauf hin, dass die Relaxationszeiten in diesem Temperaturbereich höher sind als abgeschätzt. Für Glas, welches aus kristallinem Quarzsand hergestellt wurde, zeigt sich ein Dichteminimum bei einer Haltetemperatur von 1000 ˚C (entspricht einer fiktiven Temperatur von 1100 ˚C). Gläser mit einer höheren fiktiven Temperatur hatten auch eine höhere Dichte. Die Temperung hatte nur einen vergleichsweise kleinen Einfluss auf die Ätzraten. Generell sinkt die Ätzrate mit steigender Dichte (bzw. mit steigender fiktiver Temperatur). Für die HIP-Gläser traten keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich der Ätzrate verglichen mit unbehandeltem Referenzglas auf. Die Dichte der Gläser wurde durch die Druckbehandlung deutlich gesteigert und Charakterisierungsmethoden wie die Ramanspektroskopie zeigten Änderungen in der Glasstruktur.



Beck, Stephan Hans;
Entwicklung einer dauerhaften Injektionslösung für den Gastrointestinaltrakt. - Ilmenau. - 72 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Das Ziel dieser Masterarbeit war es, die wichtigsten Einflussfaktoren für die Erzeugung einer dauerhaften Markierung für den Magen-Darm-Trakt zu erforschen. Die Injektionslösungen wurden hierfür in die Submukosa von tierischem Gewebe gespritzt. Es wurden Injektionslösungen mit unterschiedlichen Kohlenstoffpartikeln und unterschiedlichen Kohlenstoffkonzentrationen hergestellt und verwendet. Zu Beginn wurde untersucht, ob es möglich ist, die Partikel in einer Trägerlösung durch eine Endoskopnadel zu spritzen. Danach wurde in einigen Modellversuchen die minimal benötigte Kohlenstoffkonzentration zur Erzeugung einer sichtbaren Markierung ermittelt. Die Injektionslösungen wurden dafür in die Submukosa eines Kolons injiziert und die erzeugten Markierungen anschließend miteinander verglichen. In weiteren Versuchen wurde eine der selbst hergestellten Injektionslösungen und die kommerziell erhältliche Injektionslösung SPOT in Gewebe der Speiseröhre, des Magens und des Kolons injiziert. Unterschiede in der Farbintensität und Farbverteilung wurden hierdurch aufgezeigt. Außerdem wurde in diesem Versuch auch der Einfluss der unterschiedlichen Epithelgewebe untersucht. Die Epithelgewebe weisen je nach Organ unterschiedliche Dicken auf und setzen sich aus bestimmten Epithelzellen zusammen. In einer abschließenden Zytotoxizitätsuntersuchung wurde die Lösung auf zellschädigende Wirkung untersucht.



Naaß, Daniel;
Synthese und Entwicklung von Kohlenstoff-Aerogelen auf Basis von Tannin hinsichtlich des Einsatzes in Batterie- und Gießereianwendungen. - Ilmenau. - 50 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

Ziel dieser Arbeit war es, Kohlenstoff-Aerogele auf Basis von Tannin-Formaldehyd für Batterie- und Gießereianwendungen zu entwickeln. Diese könnten potentiell als Ersatz für Aerogele auf Basis von Resorcin-Formaldehyd fungieren. Tannin ist ein biologischer, kostengünstiger Stoff, der ähnliche Eigenschaften wie das umweltgefährdende, kostenintensive Resorcin aufweist. Es wurden Messgrößen wie beispielsweise die radiale Schrumpfung, die umhüllende Dichte, die Porosität, die spezifische Oberfläche sowie die Porengrößenverteilung charakterisiert. Außerdem wurden die Kosten für die Herstellung von Kohlenstoff-Aerogelen auf Tannin-, respektive Resorcin-Basis kalkuliert und miteinander verglichen. Eine in der Literatur beschriebene reversible Gelierung von Tannin-Formaldehyd-Hydrogelen sollte ebenfalls reproduziert werden. Dieses Gelierverhalten könnte in additiven Fertigungsverfahren angewandt werden. Es zeigte sich, dass Literaturergebnisse basierend auf Tannin nur teilweise reproduziert werden konnten. Die reversible Gelierung ließ sich nicht beobachten. Die hergestellten Kohlenstoff-Aerogele auf Basis von Tannin-Formaldehyd wiesen teils vielversprechende Eigenschaften für Batterieanwendungen auf. Es besteht jedoch weiterer Optimierungsbedarf und zusätzliche Messmethoden müssen herangezogen werden, um deren Eignung weiter zu untersuchen. Die hergestellten (Kohlen-stoff-)Aerogele für Gießereianwendungen wiesen für diesen Verwendungszweck weniger geeignete Eigenschaften auf. Die Kostenrechnung zeigte, dass Aerogele auf Basis von Tannin-Formaldehyd nur bedingt kostengünstiger herzustellen sind als solche auf Basis von Resorcin-Formaldehyd. Außerdem wurden in der Herstellung überkritisch getrockneter Aerogele die Wasch- und Abfallentsorgungskosten als maßgebliche Kostenfaktoren ausgemacht.



Arnold, Falk;
Oberflächenmodifikation von stabilisierten Zirkoniumdioxid zur Steuerung von optischen und mechanischen Eigenschaften. - Ilmenau. - 117 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Das Ziel der Arbeit ist es, durch Oberflächenmodifizierung an stabilisiertem Zirkoniumdioxid die mechanischen Eigenschaften zu steigern und gute optische Eigenschaften zu erhalten. Zu diesem Zweck wurden Probekörper aus Zirkoniumdioxid mit 3 Mol-% und 5 Mol-% Yttriumoxid hergestellt. Die Oberflächenmodifizierung wurde durch Sandstrahlen, Schleifen mit einem horizontalen Tellerplattenschleifer sowie einem diamantierten Turbinenschleifer durchgeführt. Für den Bearbeitungsvorgang wurden verschiedene Parameter pro Oberflächenmodifizierung verwendet. Die Rauigkeit des Profils wurde als Prüfkriterium herangezogen. Die Probekörper wurden nach der DIN EN ISO 6872 auf die biaxiale Festigkeit geprüft. Ergänzende Prüfergebnisse wurden durch die Röntgendiffraktometrie, Gefügeanalyse und optische Beurteilung ermittelt. Ausgewählte Serien von geschliffen Proben wurden zudem mit einem Sol-Gel tauchbeschichtet und getestet. Die Ergebnisse zeigen eine Festigkeitssteigerung durch Oberflächenmodifizierung ohne negativen Einfluss auf die optischen Eigenschaften. Die Festigkeitswerte variieren in Abhängigkeit von dem eingesetzten Material und der jeweiligen Oberflächenmodifizierung. Die Oberflächenmodifizierung zeigt unterschiedliche Einflüsse auf die verschiedenen Probekörper. Die Probekörper mit 5 Mol-% zeigten bei feinkörniger Bearbeitung der Oberfläche einen Anstieg der Festigkeit. Mit steigender Rauheit des Oberflächenprofils fallen die Festigkeitswerte ab. Die Probekörper mit 3 Mol-% Yttrium zeigen gegenüber den 5 Mol% Probekörpern ein signifikant höheren Festigkeitswert. Die Probekörper mit 3 Mol-% zeigen entgegengesetzt zu den Probekörpern mit 5 Mol-% eine maximale Festigkeit nach Bearbeitung mit einer grobkörnigen Schleifscheibe. Die Röntgendiffraktometrie-Messungen zeigten beim 3 Mol-% Yttrium eine Erhöhung des relativen monoklinen Phasenanteils durch die Oberflächenbearbeitung. Dieser Effekt wurde bei den Probekörpern mit 5 Mol-% nicht festgestellt. Weiterführende Versuche im Fachbereich Glas und Keramik können auf Basis der erstellten Dokumente zielgerichtet durchgeführt werden.



Bach, Hermann;
Welchen Einfluss haben Glasmaterialparameter auf die sharp impact Festigkeit?. - Ilmenau. - 69 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

In dieser Arbeit werden chemisch nicht vorgespannte Deckgläser mittels Falltest untersucht. Der Falltest soll den realen Fall eines Smartphones nachahmen und dient als Anwendungstest für Deckgläser. Absicht dieser Arbeit ist die Korrelation von Glaszusammensetzung zur Fallhöhe, sowie die Untersuchung der Abhängigkeit der Fallfestigkeit von Glasparametern wie Härte, E-Modul, Poissonzahl und Dichte. Untersucht wurden 16 Gläser und Glaskeramiken aus den Glassystemen Lithiumalumosilikat, Borosilikat und Kalk-Natron-Glas. Des Weiteren wurden erfolgreich konstruktive Falltestbedingungen untersucht, wie zum Beispiel die Scheibendicke und die Abhängigkeit zur Masse des Dummy und die Reproduzierbarkeit.



Valitova, Alina;
Untersuchung des Kristallisationsverhaltens von Grubenlaugen. - Ilmenau. - 62 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Der Aufbau von Ablagerungen in Rohrleitungen ist ein großes Problem für zahlreiche Industriebranchen, wie z.B. bei der Abwasserbehandlung und Wasserentsalzung. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Problematik, die sich aus der Abscheidung von Salzinkrustationen in industriellen Rohrleitungssystemen ergibt. Salzinkrustationen führen zu den Druckverlusten und zur Reduzierung des Durchflusses in den Rohren, sowie zur Erhöhung des Energieaufwandes in der Pumpenanlage. Zur Bekämpfung der Ablagerungen in Rohleitungen ist eine Vielzahl von Verfahren bekannt. In dieser Arbeit wurde die Wirkung eines magnetischen Feldes auf Kristallisation untersucht. Der Kristallisationsgrad in der Salzlösung wird durch unterschiedliche wichtige Reaktionsparameter wie Temperatur, Druck, Verunreinigungen, chemisches Potential und elektrische Leitfähigkeit der Lösung beeinflusst. In Experimenten wurde Einfluss des magnetischen Feldes, der Temperaturänderung, von Fremdstoffen auf Kristallisationsvorgang der Grubenlauge untersucht, sowie pH-Wert und Leitfähigkeit gemessen und analysiert. Die pH-Wert- und Leitfähigkeitsanalyse von Grubenlauge wurde mit Hilfe eines Multiparameter-Tischmessgerätes durchgeführt. Dabei kann festgestellt werden, dass durch Temperaturerhöhung die Leitfähigkeit auch zunimmt, was durch Auflösung von Kristallen und somit höhere Beweglichkeit von Kristallteilchen erklärt werden konnte. Der pH-Wert hat sich dabei nicht drastisch geändert und ist bei dem Wert 4 geblieben. Bei der Kristallisation ist die Änderung des pH-Wertes umgekehrt proportional zur Temperatur. Des Weiteren ändert das Hinzufügen von Fremdstoffen in die Lösung die Kristallisationskinetik. Die gleichionige Zusätze verstärken Kristallisationsvorgänge, während die fremdginge Zusätze verlangsamen. Die Versuche wurden in einem Teststand mit stets zirkulierender Grubenlauge sowohl in einem Volumen von 1 m3, als auch in einem Behälter mit dem Volumen von 40 ml Lösung durchgeführt. Die Versuche im Teststand zeigten, dass ohne thermischen oder chemischen Schock sich keine Kristallschichten an den Innenwänden der Rohrleitungen bilden. Somit waren weitere Untersuchungen der Kristallisationsvorgänge im Testsystem nicht realisierbar und wurden unterbrochen. Durch Experimente in kleinen Bechern konnte bestätigt werden, dass die magnetische Behandlung die Kristallisation verstärkt. Die Ergebnisse gelten nur unter Berücksichtigung der physikalischen und chemischen Bedingungen sowie Verwendung der Materialen, die in der vorliegenden Arbeit untersucht wurden.



Hahn, Robert;
Modifikation der Fällungsprodukte bei der Herstellung von synthetischen SiO2 über eine flurchemische Route. - Ilmenau. - 143 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Im Zuge immer weiter steigender Ansprüche an Qualität und Reinheit von Kieselgläsern, speziell für die Halbleiterindustrie, nimmt insbesondere der Rohstoff SiO2 eine besondere Bedeutung ein. Die vorliegende Arbeit setzt an der bisher wenig untersuchten Erzeugung von synthetisch hergestellten, hochreinen SiO2 Partikeln über eine fluorchemische Route an. Die in Versuchen erzeugten Partikel wurden mit einer Reihe von analytischen Verfahren untersucht. Zu nennen sind hier die Bestimmung der spezifischen Oberfläche mit Stickstoff, eine Analyse der Partikelgestalt, -größe und Reinheit, eine Untersuchung zur Oberflächenbesetzung der hergestellten Partikel mit funktionellen Gruppen sowie die Partikeleigenschaften in einer Dispersion. Im Weiteren wurden auch Untersuchungen zur Sintereignung durchgeführt. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse konnten Rückschlüsse auf den Bildungsmechanismus in Abhängigkeit von Prozessparametern gewonnen werden. Zudem konnten Eigenschaften der Partikel bestimmt werden, die für eine weitere Verarbeitung von Bedeutung sind.



Hammermüller, Tom;
Ermittlung lokaler mechanischer Eigenschaften von Polymer-Zugproben anhand miniaturisierter Werkstoffproben. - Ilmenau. - 143 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Das Ziel der Arbeit ist es, festzustellen, ob an Polyoxymethylen (POM) und kurzglasfaserverstärktem Polypropylen (PP-GF30) Unterschiede der lokalen mechanischen Eigenschaften unter Verwendung miniaturisierter Rundproben erkannt werden können. Dazu wurden Proben aus Standardzugstäben nach DIN EN ISO 527 Typ 1A herausgetrennt und per Außenrund-Umfangs-Querschleifen bis zum gewünschten Durchmesser von 0,8 mm (POM) bzw. 1,0 mm (PP-GF30) bearbeitet. Anschließend wurden die Spannungs-Dehnungs-Kennlinien des uniaxialen Zugversuchs mit denen des Standardzugversuchs nach DIN EN ISO 527 verglichen. Durch die Präparation von POM-Proben aus zwei verschiedenen Positionen in einem Realbauteil konnte die Anwendbarkeit der Methodik auf Serienbauteile geprüft werden. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass beide Materialien abhängig von Gefüge bzw. Faserorientierung unterschiedliche lokale Festigkeiten aufweisen. Aufgrund der hohen lokalen Auflösung der Methodik sowie der spanenden Probenherstellung ist die Vergleichbarkeit der Ergebnisse mit dem Standardzugversuch nur bedingt gegeben. Zudem wird der Oberflächeneinfluss auf die Messergebnisse erhöht. Eine raue Oberfläche sowie Defekte können zum vorzeitigen Versagen und damit einer geringeren Bruchdehnung führen. Gleichzeitig lassen sich höhere Zugfestigkeiten aufgrund des size effects erwarten, da die miniaturisierte Probengeometrie die Wahrscheinlich des Auftretens von Fehlstellen senkt. Eine mechanische Dehnungsmessung ist bei Miniaturzugversuchen ungeeignet, weshalb mit Hilfe einer optischen Dehnungsmessung deutlich genauere Ergebnisse erzielt wurden. Diese können in Zukunft verwendet werden, um die Präzision numerischer Simulationen zu erhöhen und schlussendlich den Entwicklungsprozess von Kunststoffbauteilen zu optimieren.



Anton, Johannes;
Evaluierung der optischen Eigenschaften von polymeren Materialien zur Faltmontage. - Ilmenau. - 53 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Im Rahmen dieser Arbeit wurden polymere Materialien hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften untersucht und bewertet. Der Kunststoffe soll als faltbares Gehäuse für miniaturisierte Spektrometer dienen. Dazu müssen die Kunststoffe opak sein, nicht fluoreszieren und diffus reflektieren. Zum Testen der Eigenschaften wurden die Transmissions- und Reflexions-, sowie Fluoreszenzeigenschaften gemessen. Außerdem wurde ein Ramanspektrum der Kunststoffe aufgenommen, um eine Materialanalyse zu erhalten. Als Proben kamen 3D-gedrucke und spritzgegossene Kunststoffe zum Einsatz. Es hat sich gezeigt, dass lichtempfindliche Kunststoffe, welche mittels Stereolithographie oder MultiJet Verfahren hergestellt wurden, ungeeignet sind. Als eine gute Materialklasse haben sich die Polyamide herausgestellt, welche gute optische und mechanische Eigenschaften vereinen.



Zeitner, Maximilian;
Bewitterung von Flachglas mit Sanden als extrinsische Initiatoren der Alterung. - Ilmenau. - 96 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die vorliegende Arbeit wurde aufbauend auf die Erkenntnisse aus der Dissertation von Stephanie Reiß erstellt. Eines ihrer Themen war das Alterungsverhalten von Flachglas unter Einfluss eines natürlichen Sahara-Sandes. Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist es, den Einfluss einzelner Sandbestandteile auf die Alterung der Glasoberfläche mit Hilfe von Klimaschrankversuchen bei 80 ˚C und 80 % r.h. zu evaluieren. Außerdem soll die Wechselwirkung zwischen Sandpartikeln und der Glasoberfläche untersucht werden. Die Bewitterungsversuche erfolgten mit einem kommerziellen Kalk-Natron-Floatglas. Als Sandvertreter wurden ein hochreiner natürlicher Quarzsand (SiO2> 99,9 Gew%), ein mit 1,1 Gew% Al2O3 verunreinigter natürlicher Quarzsand und ein Kalifeldspat-Sand mit 17,9 Gew% Al2O3 ausgewählt. Außerdem wurden drei Sahara-Sande aus verschiedenen Regionen Algeriens verwendet. Anhand einer Betrachtung der Ausscheidungen im Lichtmikroskop und ausgewählter Proben im Rasterelektronenmikroskop wurden die Erscheinungsbilder auf der Glasoberfläche charakterisiert und mit bisherigen Erkenntnissen verglichen. Außerdem wurden mittels Röntgenbeugung die kristallinen / mineralogischen Phasen auf der Glasoberfläche sowie die qualitative chemische Zusammensetzung der Sandvertreter untersucht. Zuletzt wurden die 7 Tage lang im Klimaschrank bewitterten Luftseiten mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie untersucht. Durch Argon-Sputtern wurden Tiefenprofile erstellt, um die Ionenaustauschprozesse in den obersten Glasschichten (bis ca. 60 nm) zu charakterisieren und die Auslaugung der Netzwerkwandlerionen (insbesondere Na+) und dem Zwischenoxidion Mg2+ zu beschreiben. Zusätzlich wurden anhand der XPS-Spektren der obersten Schicht die Na1s- und O1s-Zustände ausgewertet, um den Anteil an brückenbindendem und nicht-brückenbindendem Sauerstoff zu bestimmen und Aussagen über eventuelle Na-haltige Reaktionsprodukte (mit dem Sand oder Bestandteilen der Luft) zu treffen. Es entstanden in dieser Arbeit erste Ansätze zur Beschreibung des Einflusses bestimmter, definierter Mineralphasen natürlicher Sande auf die Diffusion von Netzwerkwandlerionen und Kristallisationsprozesse auf der Glasoberfläche. Es wurde nachgewiesen, dass schon ein geringer Gehalt an Al2O3 im Sand die Auslaugung von Na-Ionen in den obersten Glasschichten beschleunigt. Somit wurde bestätigt, dass Aluminiumverbindungen auf der Glasoberfläche eine andere Wirkung haben, als im Glas. Bei der Bewitterung ohne Sandeinfluss ist eine Na-Anreicherung an der Oberfläche festzustellen und es können sich Phasen durch Reaktion mit den Bestandteilen der Luft bilden, wie beispielsweise Carbonate. SiO2-reicher Quarzsand wie der IOTA-Sand führt zu einer um 30 % verringerten Anreicherung im Vergleich zur natürlich bewitterten Probe ohne Sandeinfluss.



Danziger, Robert;
Untersuchungen zum Kristallisations- und Deformationsverhalten hoch-SiO2-haltiger Gläser im System SiO2 - Al2O3 - CaO. - Ilmenau. - 83 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Im Titel sind "2" und "3" tiefgestellt

Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit waren die Herstellung und Untersuchung von Aluminium- und Calciumoxid dotierten Glaskeramiken. Dabei sollte eine mögliche Route zur Stabilisierung der Hochcristobalitphase aus im Plasmaschmelzprozess erzeugten und danach definiert kristallisierten Gläsern beschrieben werden. Es wurden verschiedene Verfahren zur Herstellung geeigneter Ausgangsgranulate durchgeführt und diskutiert. Dabei wurde ein geeignetes Sol-Gel-Verfahren für die Produktion von Granulaten mit den für die Stabilisierung notwendigen gleichmäßigen Dotandenverteilungen entwickelt. Die Glaskeramiken wurden hinsichtlich ihrer Kristallisationsparameter, thermischen Dehnung und Phasenanteilen untersucht. Es gelang dabei die Herstellung von Glaskeramiken mit deutlich reduzierter thermischer Dehnung im Phasenübergangsbereich und damit verbesserter Temperaturwechselbeständigkeit. In röntgendiffraktometrischen Untersuchungen wurde eine von Tiefcristobalit verschiedene Phase nachgewiesen. Offen bleibt die Einordnung dieser Phase als Chemisch Stabilisierter Hochcristobalit, Tridymit, oder andere unbekannte Phase.



Brandau, Benedikt;
Untersuchung von laserinduzierten Strahlenschäden an hochbrechenden optischen Gläsern. - Ilmenau. - 136 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit der Analyse von Strahlenschäden bei hochbrechenden optischen Gläsern, die für Optiken in der Lasermaterialbearbeitung eingesetzt werden. Dazu wurden verschiedene optische Gläser mit grünen gepulsten Lasern bestrahlt. Es wurden Nano-, Piko- und Femtosekundenlaser verwendet, um den Einfluss der Pulsdauer zu untersuchen. Die Durchschnittsleistung der unterschiedlichen Laser wurde ebenfalls variiert. Die möglichen Folgen der Beaufschlagung mit Laserstrahlung wurden an einer Glassorte über Elektronenspinresonanz-Spektroskopie analysiert. Durch einen Vergleich mit der Literatur wurden potentielle Einflüsse identifiziert. Zur weitergehenden Untersuchung möglicher Folgen der Laserbestrahlung wurden die Glasbestandteile über Energiedispersive Röntgenspektroskopie und Röntgenfluoreszenzanalyse bestimmt, um Verbesserungs-potentiale aufzuzeigen. Durch die aus den Versuchen zur Haltbarkeit von Gläsern erhaltenen Messdaten können passende Gläser für Einsatzfelder in der Lasermaterialbearbeitung abgeleitet werden.



Bier, Lukas;
Untersuchung der Adsorption von Schichtsilikatpartikeln aus wässrigen Suspensionen auf galvanisch hergestellten Zinkoberflächen. - Ilmenau. - 64 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Diese Arbeit befasst sich mit der chemischen Delamination von Kaolinitpartikeln. Ziel waren vollständig delaminierte Kaolinitpartikel. Dieses Ziel sollte über die Schritte der direkten Interkalation mit Kaliumacetat, der indirekten Interkalation mit HEMA und der Polymerisation des in Kaolinit gebundenen HEMAs erreicht werden. Das Ergebnis der Experimente zur direkten Interkalation mit Kaliumacetat ergaben, dass mit steigendem Kaliumacetatgehalt auch der Interkalationsgrad [alpha] steigt. Ab einer Konzentration von 30 %-wt. Kaliumacetat wurde über röntgenografische Analysen eine nahezu vollständige Interkalation ([alpha] = 98 %) bestimmt. Die Einlagerungsdauer lag bei etwa 24 h. Die indirekte Interkalation mit HEMA wurde innerhalb von 6 Tagen ebenfalls erfolgreich durchgeführt und mit röntgenografischen Analysen verifiziert ([alpha] = 97 %). Die Polymerisation von HEMA mit dem Initiatorsystem aus Kaliumpersulfat und TEMED wurde außerhalb von Kaolinit erfolgreich durchgeführt. Eine Polymerisation des in Kaolinit interkalierten HEMAs konnte nicht erreicht werden. Es wird vermutet, dass der Grund dafür ein "Auswaschen" der HEMA-Moleküle durch das bei der Polymerisation verwendete Wasser ist. Eine Möglichkeit dieses Problem zu lösen, könnte eine deutliche Verringerung des Wassergehaltes sein, wodurch jedoch das Erreichen der HEMA-Moleküle, durch die von Kaliumpersulfat gebildeten Radikale erschwert wird. Weiter Experimente müssen folgen, um eine funktionierende Zusammensetzung zu bestimmen.



Heinrichs, David Benjamin;
Untersuchung der Topografie der Innenoberflächen von Glas- und PET-Getränkeflaschen im Mehrwegsystem. - Ilmenau. - 88 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Diplomarbeit 2019

Das Mehrwegsystem leistet in in Deutschland einen entscheidenden Beitrag zur Nachhaltigkeit. Die Flaschen müssen im Mehrweg-Kreislauf hohen Ansprüchen genügen und unterliegen starken Beanspruchungen. Äußerlich sind diese durch so genanntes Scuffing sichtbar. Aber auch die Innenoberfläche ist im Laufe ihres Lebens unterschiedlichen Beanspruchungen ausgesetzt, sei es durch das Füllgut, die Lagerung oder die Reinigung. Bei dieser Arbeit wurden AFM-Untersuchungen an den Innenoberflächen von PET- und Glas-Mehrwegflaschen der Genossenschaft Deutscher Brunnen durchgeführt. Dabei konnten vor allem beim Glas Veränderungen der Oberflächen beobachtet werden, die nicht auf eine langfristige Degradation hindeuten. Sie lassen sich vielmehr so interpretieren, dass durch den Reinigungsprozess im Laufe der Zeit die Gelschicht auf Glas abgetragen wird und neue frische Oberflächenstrukturen entstehen. Dies geschieht über drei Stufen, der Lochentstehung, dem Lochwachstum, der Schichtauflösung. Für Aussagen zu PET-Mehrwegflaschen lieferten die Messungen keine aussagekräftigen Erkenntnisse.



Altendorf, Luisa-Marie;
Festigkeitssteigerung von Glaskapillaren für den Einsatz im tubulären Kontinuumsroboter. - Ilmenau. - 98 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Das Ziel dieser Arbeit ist die Weiterentwicklung eines Operationsinstrumentes, mit dem es möglich wird, Gehirngewebe mit gebogenen Kapillaren auf gekrümmten Trajektorien zu durchqueren. Die vorliegende Arbeit untersucht den Einsatz von Glas als Kapillarenwerkstoff und beschäftigt sich mit dem Biegeverhalten chemisch vorgespannter Kapillaren bestehend aus Borosilicatglas 3.3 und Thermometerglas I860. Mit Hilfe des Draw-Down-Prozesses wurden aus Preformen mit 3 mm Außen- und 1,6 mm Innendurchmesser, Kapillaren mit Außendurchmessern von 2 mm und Innendurchmessern von 1,6 mm erzeugt und im Anschluss chemisch vorgespannt. Für den Prozess des chemischen Vorspannens wurde ein geeigneter Versuchsaufbau entwickelt, mit dem die Proben in einer Kaliumnitratsalzschmelze für jeweils zwei, acht und 20 Stunden behandelt wurden. Es wurde ein geeigneter Vierpunkt-Biegeversuch konstruiert, mit dem die Durchbiegung der Kapillare und die dafür aufgewendete Kraft bestimmt wurde. Daraus wurden die mechanischen Kennwerte der Proben wie die maximale Biegespannung [sigma]_b, der Elastizitätsmodul E, die Biegedehnung [epsilon]_b und der Biegeradius Rb der Kapillaren vor und nach dem chemischen Vorspannen berechnet und vergleichen. Durch EDX-Analysen wurde die Einlagerung der Kaliumionen bestätigt und die Eindringtiefe der Kaliumionen auf 12 [my]m bestimmt. Außerdem wurde der Verlauf der Mikrohärte der Proben vor und nach dem chemischen Vorspannen untersucht. Schlüsselworte: Ionenaustausch, Chemisches Vorspannen, Vierpunktbiegeversuch, mechanische Eigenschaften



Caspari, Philipp;
Analyse und Optimierung des Pulverentfernungsergebnisses für den Post-Processing Bereich einer vollautomatisierten additiven Fertigunglinie. - Ilmenau. - 101 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

In der additiven Fertigung von Laserstrahl geschmolzenen Bauteilen wird an der Vollautomatisierung der Prozesskette hin zur additiven Serienfertigung gearbeitet. Zur Erprobung einer derartigen Prozesskette wurde eine Versuchsanlage aufgebaut. Die dazu neu entwickelten Maschinen des Post-Processing Bereichs der Versuchsanlage stellen spezielle Anforderungen an die Sauberkeit der verwendeten Bauplattformen und gefertigten Bauteile. Die folgende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Analyse der bereits in der Versuchsanlage vorhandenen Maschinen zur Pulverentfernung. Das durch sie erzielte Pulverentfernungsergebnis wird untersucht. Es erfolgt eine Recherche zur Reinigung von Laserstrahl geschmolzenen Bauteilen. In der Prozesskette werden Stellen zur Verbesserung der Sauberkeit der Bauteile und Bauplattformen aufgezeigt. Es wird die Entwicklung einer automatisierten Einrichtung zur Pulverentfernung durchgeführt, um eine bereits vorhandene Maschine zu optimieren. Konzepte für Reinigungsmaschinen an den zuvor identifizierten Stellen werden erarbeitet und deren Plausibilität mit Ergebnissen durchgeführter Versuche bestätigt.



Wessel, Janine;
Eine Studie zur ökonomischen Herstellung poröser Gläser unter Verwendung von PbO und Altglas. - Ilmenau. - 126 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die Ziele der vorliegenden Arbeit sind die Entwicklung eines Recyclingverfahrens für bleihaltiges Altglas und die Senkung der Herstellungskosten von porösen Gläsern. Der Ansatz besteht in der Verwendung des Altglases als Rohstoff für die Produktion poröser Gläser. Ein Teil der Arbeit stützt sich auf die Projektarbeit von Paternoga, Hornemann und Gabriel \cite{Paternoga2019}, die die porösen Gläser mit bleihaltigem Altglas als Edukt hergestellten. In eigenen Experimenten erfolgte die Herstellung von porösen Vergleichsgläsern mit \ac{Pb3O4}. Die Masterarbeit stellt die Ergebnisse aus beiden Versuchsreihen gegenüber. Es wird einerseits die Abhängigkeit der Porentextur von der \ac{PbO}-Konzentration und andererseits von der Wärmebehandlung betrachtet. Zur Charakterisierung der Ausgangsgläser werden diese auf ihre Glasübergangstemperatur, Dichte und ihr Transmissionsverhalten untersucht. Mittels \ac{RFA} wird die Zusammensetzung der Proben bestimmt. Die porösen Gläser sind nach der Extraktion nicht bleifrei, haben aber einen um mindestens \unit[90]{\%} geringeren \ac{PbO}-Gehalt als die Ausgangsgläser. Es wird durch \ac{Hg} und \ac{REM}-Bilder gezeigt, dass die Poren mit steigender Wärmebehandlungstemperatur wachsen. Ein Zusammenhang zwischen \ac{PbO}-Konzentration des Ausgangsglases und der Porengröße wird nicht gefunden. Allerdings wird gezeigt, dass eine Änderung der Porentextur durch die Zugabe von \ac{PbO} eintritt.Es wird weiterhin gezeigt, dass sich für die Herstellung eines porösen Glases mit einer Ausgangs-\ac{PbO}-Konzentration von \unit[4]{Mol-\%} bei Verwendung des Altglases statt des \ac{Pb3O4} eine Rohstoffkostenersparnis von \unit[55]{\%} ergibt. Weitere Einsparmöglichkeiten liegen in der Energiekostenreduktion durch die voraussichtlich verringerbare Schmelztemperatur und -dauer. Des Weiteren wird aus den Extraktionslösungen \ac{PbI2} gewonnen, welches rohstofflich betrachtet gewinnbringend verkauft werden kann.



Schneider, Jonas;
Entwicklung und Charakterisierung von Multilayer-Faserbeschichtungen für Ceramic Matrix Composites. - Ilmenau. - 69 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Multilagen-Faserbeschichtungen auf Siliciumcarbid-Fasern für den Einsatz in Ceramic Matrix Composites (CMC) entwickelt und charakterisiert. Zum Aufbringen der Schichtsysteme aus Bornitrid-Siliciumcarbid (BN-SiC) und Bornitrid-Siliciumnitrid (BN-Si3N4) wurde eine nasschemische Beschichtungsroute gewählt. Zur Charakterisierung der Beschichtungssysteme wurden REM-Aufnahmen und chemische Analysen durchgeführt. Zusätzlich wurden sowohl Faserbündel, als auch Minikomposite, durch Zugversuche geprüft. Die Versuche für die Beschichtungsentwicklung können in zwei Versuchsserien untergliedert werden. Bei der ersten Versuchsserie zeigte sich, dass die Fasern häufig über die Beschichtung miteinander verbunden waren. Diese sogenannten Verbrückungen haben einen negativen Einfluss auf die textile Verarbeitbarkeit der Faserbündel. Dies zeigte sich auch in Faserbündel-Zugversuchen, in welchen die maximale Zugkraft durch die Verbrückungen verringert wurde. Aus diesem Grund wurde in der zweiten Versuchsvariante der Beschichtungsprozess angepasst. Durch Verringerung der Anzahl der Beschichtungen vor der Pyrolyse konnte die Schichtqualität verbessert werden. So wiesen die Proben der Versuchsserie 2 deutlich weniger Verbrückungen und Abplatzungen auf als Proben der Versuchsserie 1. Die Funktionalität der Faserbeschichtungen wurde durch Zugprüfung von Minikompositen untersucht. Die Minikomposite wurden über die chemische Gasphaseninfiltration (CVI) und die Polymerinfiltration und Pyrolyse (PIP) hergestellt. Für die Herstellung von Minikompositen über den PIP-Prozess wurde in dieser Arbeit ein Herstellungsverfahren entwickelt. Die CVI-Minikomposite wurden extern gefertigt. An den Bruchflächen der CVI-Minikomposite konnte der für CMC-Werkstoffe wichtige Faser-Pull-Out-Effekt nachgewiesen werden.



Chmara, Veronika;
Entwicklung eines Adernersatzes zur Bewertung des Expansionsverhaltens koronarer Stents hinsichtlich Homogenität und entstehender Gefäßverletzungen. - Ilmenau. - 57 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die vorgestellte Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer schnellen, effizienten, reproduzierbaren und maschinell überprüfbaren Methode zur Beurteilung der Expansion von Stents hinsichtlich der homogenen vollständigen Entfaltung und der Quantifizierung des Drucks der Stege auf die Arterienwand. Die Abdrücke des expandierten Stents werden mit Artikulationspapier auf Parafilm farblich gekennzeichnet, mit dem Lichtmikroskop aufgenommen und mithilfe eines MATLAB Programms bewertet. Das Programm bereitet diese für den Bildvergleich vor. Das bearbeitete Bild wird anschließend mit dem Musterabdruck verglichen und hinsichtlich der Abweichungen bunt markiert, während Gemeinsamkeiten schwarz eingefärbt werden. Der Druck, der während der Expansion vom Stent auf die Arterienwand wirkt, wird mithilfe der drucksensitiven Kunststofffolie erfasst und mit einem berechneten Referenzwert verglichen. Der berechnete Referenzwert bei drei Metalldrähte liegt bei ca. 31,88 atm (= 3229,84 kPa).



Ott, Morris;
Homogenität der elektrischen und optischen Eigenschaften von großflächig, mittels RF-Sputtern abgeschiedenen ITO-Schichten. - Ilmenau. - 100 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

In der vorliegenden Arbeit konnte das RF-Sputtern als Beschichtungstechnologie für großflächige ITO-Schichten auf Glassubstraten am Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP etabliert werden. Mit der dynamischen Abscheidung ist es möglich, ITO-Schichten bis zu einer Substrathöhe von circa 440 mm homogen herzustellen. Der spezifische elektrische Widerstand einer ungetemperten Probe liegt bei 4,5&hahog;10-4 [Omega]cm ±7% bei einer Schichtdicke von 135 nm ±3,5%. Die Beschichtung wurde bei einem Arbeitsdruck von 0,1 Pa, einer Wirkleistung von 1,5 kW und einem Sauerstoffgehalt von 0,58 % des Gesamtgasflusses durchgeführt. Die ungetemperten, RF-gesputterten Schichten zeigen eine höhere elektrische Leitfähigkeit und einen geringeren Extinktionskoeffizienten als ITO-Schichten der Standard-DC-Abscheidung des Fraunhofer FEP. Die Prozessdauer der RF-Abscheidung übersteigt die einer DC-Abscheidung deutlich, da die dynamische Abscheiderate, je nach Arbeitsdruck und Wirkleistung, für den RF-Prozess um den Faktor vier bis sieben niedriger ist. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass das Verhältnis isolierender und leitfähiger Oberflächen in der Beschichtungskammer maßgeblich die Eigenschaften des RF-Plasmas beeinflusst. Weiterhin wurde festgestellt, dass bei der thermischen Nachbehandlung großflächiger RF-gesputterter ITO-Schichten im Vakuum andere Effekte auftreten als bei der Nachbehandlung großflächiger ITO-Schichten aus DC-Prozessen. Bei der Temperung RF-abgeschiedener Schichten sinkt die Homogenität der elektrischen Schichteigenschaften. Je nach untersuchtem Schichtbereich wurden höhere, niedrigere, aber auch nahezu unveränderte spezifische elektrische Widerstände als vor dem Temperprozess ermittelt. Es ist zu vermuten, dass die Inhomogenität bereits nach der Abscheidung vorliegt und durch die thermische Nachbehandlung verstärkt wird. Um diese Aussage zu bestätigen, müsste die Schicht hinsichtlich ihrer strukturellen Eigenschaften und ihrer chemischen Zusammensetzung weiter untersucht werden.



Fiktive Temperatur von Kieselgläsern aus dem Plasmaprozess - Prozesseinfluss und Auswirkungen auf Eigenschaften von Kieselglas. - Ilmenau. - 174 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Im Plasmaschmelzverfahren können günstig hochqualitativ Hohlzylinderhalbzeuge ("Billets") aus Kieselglas hergestellt werden. Das Verfahren beruht auf einer rotierenden Form, in welcher das Gemenge durch Zentrifugalkraft fixiert und durch einen Lichtbogen von innen nach außen aufgeschmolzen wird. Die Hohlzylinderhalbzeuge können durch Umformung oder Rohrzug weiter verarbeitet werden. In der vorliegenden Arbeit wurde in Bezug auf den Parameter "fiktive Temperatur" eine Prozesslandkarte für die unterschiedlichen thermischen Prozesse innerhalb des Herstellungsprozesses der QSIL AG erstellt. Darüber hinaus wurden Proben mit bekannten fiktiven Temperaturen hergestellt, welche auf Biegefestigkeit, Härte und ihre Viskositätsfixpunkte untersucht wurden. Die Methoden zur spektroskopischen Ermittlung der fiktiven Temperatur wurden durch Kalibrierung mit Proben bekannter fiktiver Temperatur miteinander verglichen. Dazu wurden zusätzlich zwei Proben unbekannter fiktiver Temperatur gemessen. Die Ergebnisse streuten um bis zu 129 K. Die fiktiven Temperaturen sind demnach nur relativ zueinander und nicht als absolute Werte zu interpretieren. Zum Vergleich der fiktiven Temperaturen innerhalb der Prozesse der QSIL AG wurde die FTIR-Spektroskopie mit dem Berechnungsansatz nach Agarwal genutzt. Ein Ergebnis dieser Arbeit ist, dass die fiktiven Temperaturen sich innerhalb eines Billets aus der Plasmaschmelze die fiktiven Temperaturen nicht messbar ändern. Vergleicht man die Billets untereinander, so besitzt das Billet "Resizing" eine höhere fiktive Temperatur als die anderen Billets. Von Rohrbillet zu Rohr erhöht sich die fiktive Temperatur. Weiterhin sinken die Werte von Biefestigkeit, Härte und Viskosität mit zunehmender fiktiver Temperatur. Dies steht teilweise im Widerspruch zu gängiger Literatur. Gründe für diese Diskrepanzen ließen sich nicht eindeutig identifizieren, jedoch könnten die mit zunehmenden fiktiven Temperaturen zunehmenden Bindungswinkel eine Erklärung bieten, da in der Folge die Bindungskräfte zwischen den [SiO4] - Tetraedern abnehmen.



Li, Zeshi;
Machbarkeitsstudie für einen Glaskapillarsensor für disperse Dielektrika. - Ilmenau. - 56 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

In dieser Arbeit wird hauptsächlich untersucht, ob Glaskapillarbündel als Grundmaterial für einen Zellsensor verwendet werden können. Ziel ist es, lebende Zellen als Forschungsobjekt durch eine Kapazitätsmessung zu zählen. Dazu wird ein Kondensator aus einem Glaskapillarbündel verwendet, der die Kapazitätsänderung misst. Zentrale Aufgaben dieser Arbeit sind der Herstellungsprozess von Glaskapillarbündeln sowie die Materialauswahl für die Elektrode und Vorschläge für das Schaltungsdesign. Sie umfasst Glasziehtechnologie, Metallschichtherstellung, Leitfähigkeitstest, Kapazitäts- und Impedanz Messung. Durch Messen des Impedanz Spektrums der Probe hat das Ergebnis zur Folge, dass der Kondensator gute Impedanz Charakteristiken des Kondensators im Bereich von 300 kHz bis 10 kHz aufweist. Aber der Kondensator funktioniert nicht bei niedriger Frequenz. Bei Hochfrequenz beträgt die Kapazität nur 8,7 pF. Diese Resultate stimmen mit den Haupteigenschaften des kapazitiven Sensors überein. Oxidation der Elektrode, elektromagnetische Felder und die Änderung der Temperatur sind die Mögliche Faktoren für die Abweichung.



Meyenberg, Richard;
Herstellung und Festigkeitsuntersuchung an gebogenen Glaskapillaren. - Ilmenau. - 64 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

In dieser Arbeit wurde das Biegeverhalten von Kapillaren aus Borosilkatglas 3.3 untersucht. Hierfür wurden Kapillare mittels des Draw-Down-Prozesses aus einer Preform mit 3mm Außen- und 1,6 mm Innendurchmesser am Faserziehturm gezogen. Die Preform sollte auf die definierten Außendurchmesser 2 mm; 1 mm; 0,3 mm; 0,2 mm und 0,1 mm verzogen werden. Außerdem wurden industriell hergestellte Kapillare mit einem Außendurchmesser von 2 mm gekauft, welche eine dünnere Wandstärke als die Selbstverzogenen hatten. Die Dimensionen der größeren Kapillare wurden mittels eines Auflichtmikroskops untersucht. Es wurde ein eigener 3-Punkt-Biegeversuch entwickelt, mit der die Durchbiegung der Kapillare sowie die dafür benötigte Kraft gemessen wurde. Daraus wurden das E-Modul $E$, die Biegefestigkeit $\sigma_{b}$, der kleinstmögliche Biegeradius $R_b$ sowie die Biegedehnung $\epsilon_b$ berechnet. Für die kleineren Durchmesser wurde der Biegeradius direkt gemessen. Die Kapillare $\geq$ 1 mm wurden in einem Ofenprozess auf die Form von Kreisbögen mit dem Radius 5 cm umgeformt und ihre Fähigkeit zur Rückbiegung wurde untersucht. Die erreichten Biegedehnungen liegen für die Kapillare unterhalb von 1 \%. Die Biegespannungen liegen im Bereich von 400 MPa. Der E-Modul Literaturwert für Borosilikatglas von $\approx$ 60 GPa wurde erreicht. Schlüsselworte: Borosilikatglas 3.3, Glasfaser, lineare Biegetheorie, Biegeversuch, mechanische Eigenschaften, Temperaturbehandlung



Riemer, Michael;
Untersuchungen zum Korrosionsverhalten von Floatglas im Tropftester unter Einfluss eines Glasschutzmittels. - Ilmenau. - 64 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

In dieser Arbeit wird eine Schutzschicht für Glas untersucht, um den Einfluss von Glaskorrosion zu reduzieren. Ein im Spülmaschinenbereich existierendes Glasschutzmittel wird dafür auf eine mögliche Nutzung zum Reinigen von Fensterscheiben untersucht. Das Schutzmittel basiert auf einem Zn-Bi-Phosphatglas das zur Erzeugung der Schutzschicht in DI Wasser aufgelöst und Floatglas in dieser Lösung gelagert wird. Durch die Verwendung eines Kratztesters wird das Verhalten beim Reinigungsprozess simuliert. Die behandelten Glasproben werden in einem experimentellen Bewitterungsapparat für bis zu 24 Stunden mit synthetischem, saurem Regen betropft. Die Proben werden in mehreren Abschnitten des Versuchsablaufs auf ihre Oberflächenrauheit, Konaktwinkel zu Wasser und Streulichteigenschaften überprüft. In verschiedenen Testreihen werden behandelte Luft- und Badseiten der Floatglasproben verglichen. Es werden weiterhin variierende Beschichtungszeiten und Oberflächenrauheiten untersucht. Der Fortschritt der Degradation wird mit lichtmikroskopischen Untersuchungen anschaulich belegt. Die optischen Veränderungen der Glaskorrosion sind bei einer Bewitterungszeit von bis sieben Stunden noch einfach entfernbar. Bewitterungszeiten über sieben Stunden erzeugen schwer oder nicht entfernbare Veränderungen auf der Oberfläche. Floatglas kann nach nur 24 Stunden unter synthetischen, sauren Regen eine messbare Rauheit von bis zu 500 nm aufweisen\\ Das Augenmerk soll mit dieser Arbeit auf die möglichen Folgen von durch Regen verursachte Glaskorrosion gelegt werden. Ein Großteil von wissenschaftlicher Arbeiten zur Glaskorrosion beschäftigt sich ausschließlich mit der Problematik des Wassereinbruchs in Atommüllendlager. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass Regen ebenfalls drastische Veränderungen an Glas erzeugen kann und einfach aufzubringende Schutzschichten besser untersucht werden sollten.



Simo Guiffo, Eric Brice;
Charakterisierung von TCO-Schichten nach thermischer Nachbehandlung durch Blitzlampentemperung. - Ilmenau. - 49 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Im Text ist "2" hochgestellt,

Die nächste Generation von Flachbildschirmen oder auch Dünnschichtsolarzellen erfordern optoelektrische Schlüsselkomponenten, welche sowohl eine geringe Absorption des Lichtes im sichtbaren Wellenlängenbereich (VIS) als auch eine hohe elektrischen Leitfähigkeit aufweisen. Die bekanntesten Materialien mit diesen optoelektrischen Eigenschaften sind transparente leitfähige Oxide (TCOs, Englisch: Transparent Conductive Oxides), die zur Herstellung dieser Produkte typischerweise in Form von Dünnschichten zum Einsatz kommen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Zinn-dotierte Indiumoxidschichten (In2O3:Sn) bzw. ITO-Schichten der Dicke 150 nm durch Magnetronsputtern auf dicken Glasscheiben (Kalknatronglas, Dicke 3 mm, Fläche 400 x 450 mm2) an der ILA 750 aufgebracht. Anschließend wurden diese Schichten durch Blitzlampentemperung bzw. FLA (Englisch: Flash Lamp Annealing) thermisch nachbehandelt. Es handelt sich um eine kurzzeitige und energiereicher Lichtblitz von Xenon-Lampen, der ein thermischer Stress in der Schicht verursacht, ohne das Substrat während des Prozesses zu erwärmen. Schichtcharakterisierung wurde mit verschiedenen Messmethoden durchgeführt, um den Einfluss von gepulster Lichtenergie auf die optischen und elektrischen Eigenschaften der Dünnschichten im Vergleich zu den Ausgangswerten zu untersuchen. Die Schichtdicken-messung mit einem Profilometer gibt die Schichtdicke in nm an. Mit dem Spektrometer kann die Transmission Tvis im Bereich UV-VIS-NIR gemessen werden. Der Schichtwiderstand Rsqr wird mit der Vier-Punkt-Messmethode bestimmt. Mit Hilfe eines Lichtmikroskops wurde der Einfluss vom FLA auf die Struktur der Schichtoberfläche untersucht. Das Aufheizen der Schicht durch FLA mit geeigneten Prozessparametern (Pulszeiten [ms], Energiedichten E [J/cm2], Frequenz des Blitzes f [Hz], Geschwindigkeit v [m/min] im dynamischen Fall) verändert die optoelektrischen Eigenschaften der Schichten. Eine hohe thermische Belastung gekoppelt mit einem hohen Temperaturgradienten führte zur möglichen Degradation bzw. Verschlechterung der Schicht. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass eine gute Kombination der FLA-Prozessparameter letztendlich eine Verbesserung der optoelektrischen Eigenschaften der Schichten ermöglicht. Beispielweise wurde im statischen Prozess mit E = 7,5 J/cm2, = 2,1 ms der Schichtwiderstandes von 172,32 [Ohm pro Quadrat] zu 38 [Ohm pro Quadrat] reduziert, was zu einer Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit von ca. 78 % entspricht. Dabei wurde auch ein Anstieg von Tvis bis ca. 15 % gemessen. Für den dynamischen Prozess mit den Parametern E = 7,5 J/cm2 , = 2,1 ms , f = 0,8 Hz und v = 0,48 m/min ergibt sich eine Verbesserung der Leitfähigkeit um 35% und der Transmission um 3,1%. Weitere Experimente zur Optimierung der unterschiedlichen Prozesse wurden angedacht, welche wegen der nicht genügenden Verfügbarkeit der Stromversorgung nicht realisiert werden konnten. Es handelt sich um den Einsatz von Borosilicatglas mit geringem Anteil von Alkalien (weniger als 0,3 %) als Substrat zur Beschichtung. Außerdem könnte beim FLA-Modul ein Rück-Reflektor auf der Rückseite der Probe auf dem Träger angeordnet werden, um der Lichtstrahl mehrmals zu reflektieren und somit eine vielfache gezielte Belichtung der Probe zu ermöglichen.



Zhang, Yuwei;
Entwicklung einer Prüfeinrichtung zur eindeutigen Erkennung keramischer Liniensensoren. - Ilmenau. - 57 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer speziellen Prüfeinrichtung für keramische Liniensensoren zu Temperaturüberwachung. Die SAVELINE® Sensoren der Firma Saveway GmbH & Co. KG sollen je nach ihren unterschiedlichen keramischen Füllungen sicher detektiert werden können. Hierbei ist die Differenz der Impedanz der verschiedenen Keramiken im Hochtemperaturbereich entscheidend. Des Weiteren wird in dieser Arbeit gezeigt, dass die Temperaturveränderung einen großen Einfluss auf die elektrische Leitfähigkeit sowie elektrische Kapazität der SAVELINE® Sensoren hat. Dafür sind die unterschiedlichen keramischen Gefüge und die Zusammensetzung der Sensoren verantwortlich. Außerdem werden in dieser Arbeit Bewertungskriterien zur Konzeptauswahl dargestellt, damit diese Ergebnisse quantitativ analysiert und für die Entscheidung des Prüfstands herangezogen werden können. Schlussendlich wird ein neues Konzept für einen Messplatz erstellt, welches sowohl eine eindeutige Erkennung von drei Sensorarten zeigt als auch in eine praktische Qualitätssicherung umgesetzt werden kann.



Long, Xingluan;
Conducting polypyrrole decorated by nanosilver for biosensing hydrogen peroxide. - Ilmenau. - 67 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Polypyrrole (PPy) -Nanofasern wurden durch anodische Oxidation an einer Elektrode aus Stahl unter Verwendung eines elektrochemischen template-freien Verfahrens hergestellt. Die Wirkung der PPy-Vorstufe (PPy Primer Layer) und ihre Auswirkung auf die Bildung von PPy-Nanofasern wurde untersucht. In der Masterarbeit werden elektrochemische Methoden zur Herstellung von Silber-Nanopartikeln in wässrigen Lösungen dargestellt und die Abhängigkeit der Größe von der Konzentration von Polyvinylpyrrolidon (PVP). Es wurden Silber-Nanopartikel in wässrigen Lösungen mit PPy-Nanofasern als Träger erhalten, um die Detektionsgrenze für H2O2 zu untersuchen. Die Bildung von Nano-Silber auf der PPy-Nanofaser-Elektrode wurde auch durch Pulver-XRD und FE-SEM Analyse bestätigt.



Jessenberger, Johannes;
Synthese und Eigenschaften von substituierten Strontiumhexaferriten. - Ilmenau. - 125 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Für die elektromechanische Zerkleinerung (EMZ) sind Mahlkörper notwendig, die über hartmagnetische Eigenschaften mit einer hohen Energiedichte verfügen und das Mahlgut nicht verunreinigen. Auf Grund dessen wird der Einsatz von Hexaferriten, die durch ein Wirbelsinterverfahren mit Kunststoff beschichtet wurden, angestrebt. Um diese Mahlkörper und deren Herstellungsprozess weiterzuentwickeln, wurden in der Bachelorarbeit Möglichkeiten untersucht, das maximale Energieprodukt (BH) und die Mikrowellenabsorption von Strontiumhexaferriten durch partielle Substitution von Sr- und Fe-Ionen zu verbessern. Zur Evaluierung des Potenzials der Ionensubstitutionen wurden an Proben, die zuvor über Mischoxidsynthese hergestellten wurden, die Phasen röntgenografisch analysiert, die statischen magnetischen Kennwerte mittels Vibrating Sample Magnetometer (VSM) sowie die Erwärmung in einem speziell präparierten Mikrowellenherd ermittelt. Zur Probenherstellung wurden die Ausgangsstoffe Strontiumcarbonat und Eisen(III)-oxid partiell durch Lanthan(III)-oxid-1-hydrat und Kobalt(II)-oxid bzw. Lanthan(III)-oxid-1-hydrat, Kobalt(III)-oxid und Titan(IV)-oxid ersetzt und vermischt. Anschließend wurde der jeweilige Versatz ohne Sinteradditive uniaxial gepresst und in einem Bottom-Up Loading Superkanthalofen mehrstufig gesintert. Die Ergebnisse zeigen bei einer Substitution der Strontiumionen durch trivalenten Lanthankationen in Verbindung mit einer Substitution von Eisenionen durch divalente Kobaltkationen neben der erwarteten Erhöhung des maximalen Energieproduktes auch eine Verbesserung der Mikrowellenabsorption. Um darauf aufbauend die Mikrowellenabsorption weiter zu steigern, wurde in einer weiteren Versuchsreihe durch das Einbringen von tetravalenten Titanionen in Form von Titandioxid in den Versatz und durch eine Stickstoffspülung während der Sinterung zusätzlich eine Reduktion trivalenter zu divalenten Eisenkationen angestrebt. Dabei wurde jedoch eine Verringerung des Energieproduktes und der Mikrowellenabsorption festgestellt. Entscheidenden Einfluss auf die Mikrowellenabsorption und die magnetische Energiedichte hat die Qualität des Ausgangsstoffes Eisen(III)-oxid.



Fritsche, Fabian;
Aufbau einer Apparatur zur Messung der druckabhängigen Wärmeleitfähigkeit zur Charakterisierung von Kernmaterialien im VIP. - Ilmenau. - 67 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Ziel dieser Bachelorarbeit ist der Aufbau einer Apparatur zur Messung der druckabhängigen Wärmeleitfähigkeit von Vakuumisolationspaneelen. Diese soll in existierenden Messaufbauten zur Bestimmung von Wärmeleitfähigkeiten eingesetzt werden. Dafür wurden verschiedene Probenaufbauten zur schnellen Messung der druckabhängigen Wärmeleitfähigkeit unterschiedlicher Kernmaterialien entwickelt und getestet. Mit der neuen Messapparatur wurden verschiedene Kernmaterialien charakterisiert und mit existierenden Apparaturen hinsichtlich Messzeit, Handhabbarkeit und Qualität der Ergebnisse verglichen. Die getesteten Materialien waren zwei Glasfasermaterialien, zwei Polyurethanhartschäume und ein Pressling aus pyrogener Kieselsäure. Mit dem neuen Probenaufbau konnten Drücke von unter 0,002 mbar realisiert werden, die zuvor nicht erreichbar waren. Auch konnten nun beliebige Drücke von 0,002 bis 1000 mbar eingestellt und gehalten werden. Durch die gleichmäßige Verteilung der Messwerte im zu messenden Druckspektrum wurden genauere Ergebnisse bei gleichzeitig bis zu um die Hälfte reduzierter Gesamtmessdauer erreicht. Außerdem wurde mit Hilfe der neuen Messapparatur der Einfluss von Wasserdampf auf die Wärmeleitfähigkeit gemessen. Dieser wurde für einen Pressling aus pyrogener Kieselsäure bestimmt und mit vorherigen Messungen des ZAE Bayern und der Fa. Avery Dennison Hanita verglichen. Der anfängliche lineare Anstieg der Wärmeleitfähigkeit betrug 0,57 mW/mK pro Massenprozent(1 m%)-Wasser und war damit den zuvor bekannten Messergebnissen ähnlich. Die Messkurve knickte nach 1,5 m%-Wasser ab und hatte im weiteren Verlauf einen linearen Wärmeleitfähigkeitsanstieg von 0,05 mW/mK pro 1 m%-Wasser. Dies entsprach einem Abfall um den Faktor 11,4 und bestätigte die von Avery Dennison Hanita gemachten Erkenntnisse.



Hirte, Kathleen;
Entwicklung einer Dotierstrategie bzw. eines Dotierprozesses zur homogenen Al2O3-Dotierung im Konzentrationsbereich von 0,5... 10 Ma-% von Gemengen für den Plasmaschmelzprozess von Kieselgläsern. - Ilmenau. - 104 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

In der vorliegenden Arbeit wurde eine Rohstoffvorbereitung zur Verbesserung der Homogenität mit Aluminiumoxid (Al2O3 ) dotierter Kieselglasbillets untersucht. Dabei wurden zum einen verschiedene Trockenmischungen evaluiert, bei welchen die Korngrößen der verwendeten Materialien Al2 O3 und Siliziumdioxid (SiO2), Mischreihenfolge und Mischaggregat variiert wurden. Zum anderen wurden über Wirbelschicht-Granulation aus Suspensionen mit verschiedenen Ausgangsrohstoffen Granulate hergestellt. Die so gewonnenen Gemenge wurden auf ihre Rütteldichte hin untersucht und im Versuchsmaßstab im Plasmaschmelzprozess zu Billet eingeschmolzen. Es schlossen sich Untersuchungen im Elektronenstrahlmikroanalyse (ESMA) und Rasterelektronenmikroskop (REM) an, um die erreichte Homogenität zu ermitteln. Die Ergebnisse zeigten, dass durch eine Zugabe von Al2 O3 und SiO2 als Feinstkorn (nm-Bereich) die Homogenitäten der erschmolzenen Kieselgläser verbessert werden können. Eine Verbesserung der Homogenität wurde auch durch die Verwendung eines Gegenstrom-Intensivmischers als Alternativ zum Freifallmischer erzielt. Die Zugabe des Feinstkorn hatte keinen erkennbaren Einfluss auf die Rütteldichten der Gemenge. Die optimalsten Ergebnisse für die Varianz der Aluminiumverteilung zeigten die aus vordotiertem Material über Wirbelstrom-Granulation hergestellten Proben. Die Rütteldichten dieser Proben fielen für eine optimale Schmelze zu gering aus und wurden durch eine nachträgliche Wärmebehandlung verbessert.



Dömling, Ferdinand;
Herstellung hochporöser C/C-SiC Keramiken und deren Charakterisierung hinsichtlich akustischer Eigenschaften. - Ilmenau. - 78 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Ziel dieser Arbeit war die Herstellung und Charakterisierung von poröser C/C-SiC Keramik. Es wurde der Prozess identifiziert, der die beste Kombination aus mechanischen und akustischen Eigenschaften liefert. Hierzu wurden Archimedesmethode, Quecksilberporosimetrie, Pyknometrie, Bestimmung des Strömungswiderstands, Bestimmung des akustischen Reflexionskoeffizienten und 3-Punkt-Biegeversuch verwendet. Die Herstellung erfolgte über den LSI-Prozess. Es wurden Grünkörper über Heißpressen, Autoklav und Resin Transfer Moulding hergestellt und anschließend mit den gleichen Parametern pyrolysiert, siliziert und entsiliziert. Es werden zwei Heißpress-Proben mit gleichen Parametern hergestellt, eine Autoklav-Probe und zwei Resin Transfer Moulding-Proben mit unterschiedlichen Harzen hergestellt. Für die zweite Probe wird ein Harz verwendet, welches nach der Pyrolyse zu einer mikroporösen Matrix führt. Autoklav- und Resin Transfer Moulding zeigen gute Handhabbarkeit und Reproduzierbarkeit. Beim Heißpressen wird der vorgegebene Harzmassenanteil nicht erreicht. Dies führt zu Delaminationen in späteren Prozessschritten. Bei der Entsilizierung konnte gezeigt werden, dass ein höheres Oberfläche- zu Volumenverhältnis zu einer vollständigeren Entsilizierung und somit zu höherer offener Porosität führt. Bei der Charaktersierung zeigten die Heißpress-Proben höchste offene Porosität (33 %) und gröbste Porenstruktur. Autoklav- und Resin Transfer Moulding-Proben zeigen untereinander ähnliche, niedrigere offene Porositäten (19 %) und feinere Porenstrukturen. Der Strömungswiderstand ist tendenziell für die größte offene Porosität und größten Porendurchmesser am geringsten. Die akustischen Absorptionskoeffizienten können gesichert nur für Autoklav- (44 %) und eine der Resin Transfer Moulding-Proben (51 %) ermittelt werden. Dies beschränkt die abschließende Bewertung auf diese beiden Proben. Bei den mechanischen Eigenschaften zeigen die Heißpress-Proben die höchste Biegefestigkeit (69 %) Die Resin Transfer Moulding-Probe mit mikroporöser Matrix zeigt mit niedrigster Biegefestigkeit (26 %) und höchstem E-Modul (55 GPa) stärker monolithischen Charakter. Die Autoklav- und die verbleibende Resin Transfer Moulding-Probe zeigen untereinander ähnliche Biegefestigkeiten (55 MPa) und Elastizitätsmodule (42 GPa) Abschließend konnte Resin Transfer Moulding ohne mikroporöses Harz als Prozess mit der besten Kombination aus akustischen und mechanischen Eigenschaften identifiziert werden.



Brandau, Benedikt;
Untersuchung der Anisotropie von optischen Schichten. - Ilmenau. - 128 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Analyse der Anisotropie von optischen Antireflexbeschichtungen für den tiefen ultravioletten Bereich (266 nm). Dazu wurden mehrere homogene Proben mit einem oxidischen und fluoridischen Mehrschicht-System zusammengestellt. Von diesen Proben wurde mit einem der Ellipsometrie verwanden Verfahren die s- und p-Reflexion, wie auch der entstehende Phasenversatz des polarisierten Lichtes, bestimmt. Die Messdaten wurden mit Variation der Einfallswinkel und azimutale Winkel reflexiv und transmissiv aufgenommen. Zur Auswertung wurde ein mathematisches Modell erstellt, das die vollständigen Parameter der Brechzahlellipsoide der untersuchten Schichten ausgibt. Dieses Modell wurde nachstehend in ein Computerprogramm umgesetzt, mit dem auch eine Simulation der Phase für unterschiedliche Parameter der Brechzahlellipsoide möglich ist. Damit kann die Wirkung von Schichten näherungsweise schon im Entwicklungsprozess von optischen Systemen beschrieben werden. Die durch das Programm ausgewerteten Daten werden ergänzt durch Atomkraftmikroskop-Messungen und anschließend diskutiert. Es war festzustellen, dass die Anisotropie mit steigendem Beschichtungswinkel zunimmt. Ferner wurden Zusammenhänge zwischen den Strukturelementen der Beschichtung und den Parametern der Brechzahlellipsoide diagnostiziert.



Sauni Camposano, Yesenia Haydee;
Synthesis of hydroxyapatite thin films on PMMA 3D printed substrates. - Ilmenau. - 61 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Jedes Jahr leiden Millionen von Menschen an Knochendefekten infolge von Traumata, Tumoren oder knochenbedingten Verletzungen. Daher besteht die Notwendigkeit, ständig neue Materialien zu entwickeln oder die Eigenschaften der derzeit verwendeten Materialien für Knochenersatz oder Implantatanwendungen zu verbessern. Polymethylmethacrylat (PMMA) hat sich als Material für Implantate als vielversprechende Alternative erwiesen; Es gibt jedoch immer noch einige Einschränkungen, die diesem Material inhärent sind, insbesondere in Bezug auf seine Oberflächeneigenschaften. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Herstellung von Hydroxylapatit (HAp) -Dünnfilmen auf der Oberfläche von 3D-gedruckten PMMA-Substraten. Das 3D-Drucken, insbesondere das FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling), wurde zur Herstellung von PMMA-Substraten mit unterschiedlichen Oberflächenporositätsgraden verwendet. Die FDM-Technik weist das Potential zur Herstellung von maßgeschneiderten Freiformstrukturen für verschiedene Anwendungen auf, einschließlich der kraniofazialen Rekonstruktion. HAp-Dünnfilme wurden mittels Radiofrequenz-Magnetron-Sputtern (RFMS) und Ionenstrahl-Sputtern (IBS) -Techniken mit einem kommerziellen Target bzw. einem "in-house" gesinterten Target abgeschieden. Eine strukturelle, chemische, mechanische und morphologische Charakterisierung wurde in den erzeugten Oberflächen mittels Röntgenbeugung (XRD), Rasterelektronenmikroskopie (REM), energiedispersiver Spektroskopie (EDS) und Härte- und Rauheitsmessungen durchgeführt. Die Ergebnisse der XRD-Analyse zeigten eine amorphe Struktur für die Filme, die sowohl durch RFMS- als auch IBS-Techniken auf den PMMA-Substraten hergestellt wurden. Die durch SEM erhaltenen mikroskopischen Aufnahmen zeigten eine Säulenmorphologie und eine niedrige Dichte für die durch RFMS hergestellten Filme; Die gleiche Technik zeigte eine Struktur von Stegen von stehenden Plättchen mit gekrümmten Konturen für die abgeschiedenen IBS-Filme. Die amorphe Struktur und die Morphologie der Filme sowie die Härte und Rauheit können günstig sein, um die Oberflächeneigenschaften zu verbessern und die Osseointegrationsfähigkeiten von PMMA zu fördern. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Entwicklung eines PMMA-Implantationsherstellungsverfahrens unter Verwendung von 3D-Druck- und HAp-Filmdepositionstechniken mit verbesserten Osseointegrationseigenschaften.



Klauer, Christian;
Herstellung und Charakterisierung von feuerfesten, offenporigen Kieselglasgefügen. - Ilmenau. - 100 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erzeugung und Untersuchung offenporiger Sintergefüge aus Kieselglas, welche über einen Schlickerguss aus wiederverwendeten Scherben eines internen Materialkreislaufes hergestellt werden können. Es besteht die Möglichkeit dies mit einer Sol-Gel Synthese zu ergänzen. Dabei unterteilt sich die Aufgabenstellung in die zwei Themengebiete feuerfeste Werkstoffe und Filtermaterialien. Es wurde eine Vielzahl an Zusammensetzungsmöglichkeiten getestet, um die nach Aussehen und Stabilität vielversprechendsten Materialien den anschließenden Untersuchungen zu unterziehen. Im Bereich der Feuerfestmaterialien wurden zwei und bei den Filterwerkstoffen sieben Zusammensetzungen charakterisiert. Die beiden feuerfesten Materialien wurden auf ihre mechanischen und thermischen Eigenschaften mittels Kalt- und Heißbiegefestigkeit sowie Temperaturwechselbeständigkeit untersucht. Weiterhin fand eine Analyse der Ausgangsstoffe, der Porosität, des Gefügeaufbaus, der Kristallisation und der chemischen Zusammensetzung statt. Die Filtermaterialien wurden im Nachgang der Herstellung mit einer im Rahmen dieser Arbeit umgesetzten Durchströmungsmessapparatur auf die Permeabilität und die vorherrschende Porositätsklasse untersucht. Es sollte dadurch eine etwaige Abhängigkeit der Herstellungsparameter auf die Porosität nachgewiesen werden. Die Ergebnisse konnten eine erste umfangreiche Charakterisierung der neuen Materialien liefern, um im Weiteren einen Vergleich zu bestehenden kommerziellen Produkten darzustellen. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Kieselglasgefüge im Zuge der Herstellung und bei längerer Beanspruchung auf maximaler Arbeitstemperatur von 1100˚C nicht kristallisieren. Eine Grundlage dafür stellt die chemische Reinheit von circa 99,7% SiO2 dar. Im Bereich der mechanischen Kennwerte zeigten die feuerfesten Materialien teilweise höhere Biegefestigkeiten und Elastizitätsmodule als handelsübliche Werkstoffe wie Silicastein und Schamotte. Durch Computertomographie, Rasterelektronenmikroskopie und Quecksilberporosimetrie gelang eine genaue Betrachtung der Porosität und des Gefüges, wodurch Einflüsse der Herstellung und Verbesserungsansätze gewonnen und interpretiert werden konnten. Für die Filtermaterialien konnten die Messungen der Durchströmbarkeit und des Bubble-Point-Tests keine eindeutigen Aussagen bezüglich der Herstellungsparameter und der sich einstellenden Porosität und Durchströmung zulassen.



Pohle, Lisa;
Abscheidung von Zinnoxidschichten mittels Atmosphärenduckplasmajet. - Ilmenau. - 129 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

In der vorliegenden Arbeit wurden undotierte Zinnoxidschichten mittels Atmosphä-rendruckplasmajet (APPJ) auf Glas- und Siliziumsubstrate abgeschieden. Als Precursor wurde Tetrabutylzinn (TBT) verwendet und mit Hilfe einer Aerosolerzeugereinheit in den Plasmastrahl eindosiert. Die Einflüsse der Auftragsanzahl und der Substrattemperatur auf die Schichteigenschaften wurden untersucht. Die Bestimmung der Leitfähigkeit erfolgte mittels 4-Punkt-Messung. Um die Transmission und die optischen Bandlücken zu ermitteln, kam UV-Vis-Spektroskopie zum Einsatz. Die Schichtdicken sowie optische Eigenschaften wurden mit Hilfe der Spektralellipsometrie analysiert. Die Charakterisierung von Schichtaufbau und Morphologie erfolgte auf Grundlage von REM-, AFM- und TEM-Untersuchungen. Zusätzlich fand die Beurteilung der Oberflächenbeschaffenheit anhand von Lichtmikroskopie, Profilometrie und Kontaktwinkelmessung statt. Basierend auf GI-XRD-Untersuchungen wurden Struktur, Textur und Korngröße der Zinnoxidschichten bewertet. Bei Substrattemperaturen unter 300 ˚C auf Si abgeschiedene SnOx-Schichten bestehen aus einem 20 bis 30 nm dicken, relativ dichten und feinkörnigen Film, der mit steigender Entfernung von der Substratoberfläche in ein poröses Gerüst aus Partikelaggregaten und -clustern übergeht. Mit steigender Substrattemperatur verdichtet sich die Schicht, die scharfkantigen Partikel runden sich deutlich ab und lagern sich dichter zusammen. Für die APPJ-Schichten auf Glassubstraten konnte kein Zusammenhang zwischen Substrattemperatur oder Anzahl der Beschichtungsdurchläufe und spezifischem Widerstand festgestellt werden. Er schwankt zwischen 0,01 [Omega]cm und 0,4 [Omega]cm und ist etwas geringer als die Widerstände der durch Sputtern hergestellten Vergleichs-SnOx-Schichten (0,15 1,5 [Omega]cm). Die Schichten sind überwiegend röntgenamorph bzw. nanokristallin. Ansätze von Röntgenpeaks zeigen sich erst ab einer Substrattemperatur von 500 ˚C. Der Leitsilberlack, der zur Substratfixierung bei hohen Temperaturen verwendet wurde, induziert eine Kristallisation bzw. Umkristallisation der SnO2-Schicht. Sie setzt unmittelbar nach dem Abscheidevorgang auf beheizten Substraten ein und wird durch die Abkühlung auf Raumtemperatur unterbrochen. Hierbei bilden sich komplexe und stark verzweigte Kristalle in einem kurzen Zeitraum, was auf ein thermodynamisches Ungleichgewicht in den abgeschiedenen Schichten hindeutet.



Kannenberg, Antje;
Einfluss von Partikelgröße und Bindersystem von Glaspulvern auf ihre Verarbeitbarkeit bei der werkzeugfreien Herstellung von Sinterglaskörpern für Glasdurchführungen. - Ilmenau. - 117 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die generative Fertigung gewinnt immer mehr an Bedeutung in der Wirtschaft. Diese Fertigung ermöglicht eine Produktion nach kundenspezifischen Wünschen oder von Kleinserien bei einer zeitlichen und finanziellen Ersparnis im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren. Bei der Fertigung von Sinterglaskörpern für Glasdurchführungen ist mit dem aktuellen Pressverfahren eine Kleinserienproduktion nicht wirtschaftlich. Für jede neue Form muss ein neues Werkzeug angefertigt werden. Dieses ist teuer und die Anfertigung dauert mehrere Wochen. Daher soll zusätzlich zur bestehenden Produktion der 3D-Druck eingeführt werden. Diese Arbeit baut auf einem bestehenden Verfahren auf, welches aus einem erfolgreichen Druck und anschließender Sinterung besteht. Die Eigenschaften der Sinterglaskörper entsprechen noch nicht denen der Presslinge. Um diese zu verbessern wurden zwei Glaspulver untersucht. Das Hauptaugenmerk lag auf den Parametern, welche Einfluss auf die Dichte, Porosität und Formtreue besitzen. Der wichtigste Einfluss auf die Dichte und Porosität ist die Korngrößenverteilung und die Schüttdichte. Mit einer breiten Verteilung, welche einen hohen Feinanteil und einen geringen Grobanteil besitzt, konnte mit dem Alkali-Barium-Borosilicatglas eine hohe Schüttdichte erreicht werden. Nach dem Sintern besitzen diese Sinterglaskörper eine vergleichbare Dichte mit den Presslingen. Das Alkali-Erdalkali-Silicatglas zeigt aufgrund der kleineren maximalen Korngröße bei der Ausgangssiebung eine geringere Dichte auf. Bei diesem Glaspulver sind jedoch die Druckmaße und das Temperaturregime besser angepasst, wodurch eine gute Formtreue erreicht wurde. Für beide Gläser wurde eine Anpassung des Temperaturregimes mit der Software Thermokinetics durchgeführt, die das Entbindern optimierte. Zwar besitzt kein gedruckter Sinterglaskörper in allen Eigenschaften vergleichbare Werte wie die Presslinge, jedoch können weitere Anpassungen auf Basis der Ergebnisse durchgeführt werden.



Römhild, Florian;
Untersuchung zur Wirksamkeit der Carbochlorierung bei der Reinigung von mineralischen Rohstoffen zur Herstellung von Kieselgläsern im Plasmaschmelzprozess. - Ilmenau. - 53 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Für den Großteil der technischen Anwendungen von Quarzglas ist es notwendig, dass dieses von höchster Reinheit ist. Dazu muss die Abreicherung von den Verunreinigungen im Rohstoff in der Rohstoffaufbereitung weiter verbessert werden. Als klassisches Aufbereitungsverfahren gibt es die Heißchlorierung. Dabei werden viele der Verunreinigungen durch eine chemische Reaktion mit chlorhaltigem Gas bei hohen Temperaturen aus dem Granulat ausgetrieben. Nach dem aktuellen Stand der Technik gibt es zwei weit verbreitete Verfahren dazu: die Heißchlorierung im Drehrohrofen und die Heißchlorierung im Fließbettofen. Bei diesen Methoden ist die Abreicherung der verunreinigenden Begleitelemente an der Oberfläche der Körner effektiv und gut dokumentiert. Die Carbochlorierung soll nun eine mögliche weitere Alternative zu den klassischen Aufbereitungsverfahren darstellen. In dieser Ausarbeitung geht es darum herauszufinden, inwieweit eine Carbochlorierung beziehungsweise eine Chlorierung mit gekoppelter Reduktion die Abreicherung von Verunreinigungen beeinflusst. Dabei soll herausgefunden werden, ob diese Methode überhaupt wirksam ist. Ist dies der Fall, sollen Aussagen getroffen werden ob die Abreicherung absolut oder spezifisch für bestimmte Elemente abläuft. um den optimalen Durchfluss des Reinigungsgases Chlorwasserstoff zu ermitteln, ist es notwendig verschiedene Referenzversuche durchzuführen. Mit diesem werden dann Untersuchungen zur Carbochlorierung in Hinblick auf das eingesetzte Reduktionsmittel (Kohlenstoffmonoxid, Wasserstoff, Mischung der beiden) und die vorliegenden Prozesstemperatur (800˚C, 1000˚C oder 1250˚C) realisiert. Es werden vergleichende Untersuchungen zwischen kristallinem und amorphem Ausgangsmaterial angestellt um deren Verhalten bei der Heißchlorierung zu charakterisieren. Zusätzlich soll mit gezielt dotiertem Granulat der Einbau dieser Verunreinigungen in die Quarzrohstoffstruktur analysiert werden. Aus zeitlichen Gründen musste jedoch bei dieser Ausführung auf die Auswertung dieser Versuche verzichtet werden. All dies dient der Verständnisgewinnung für die ablaufenden Vorgänge bei der Chlorierung von Quarzsanden in Abhängigkeit von der Temperatur, dem Gasangebot und der Bindungssituation um am Ende die Frage beantworten zu können: Führt eine Carbochlorierung zu einem effizienteren Abreicherungsprozess? Die Untersuchungen haben ergeben, dass die Carbochlorierung keine effizientere Alternative zur herkömmlichen Heißchlorierung darstellt. Durch die Behandlung mit den Reduktionsgasen konnten keine besseren Ergebnisse erzielt werden, als bei der Behandlung ohne zusätzliche Reduktion. Dabei konnten keine größeren Unterschiede zwischen den zwei verschiedenen Behandlungsarten festgestellt werden. Es ist möglich mit dem Zusatz von Wasserstoff bei sehr hohen Temperaturen den Eisengehalt weiter zu senken, jedoch ist dann die Natriumabreicherung schlechter. Hinzu kommt, dass mit dem Einsatz von Wasserstoff eine genauere Prozesskontrolle erforderlich ist. Bei den hohen Temperaturen muss die Wasserstoffverbrennung überwacht werden.



Kirschner, Markus;
Verarbeitung von Staubfraktionen. - Ilmenau. - 131 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Glasstäube können gesundheitsschädlich sein und müssen zum Teil wie Sondermüll behandelt werden. Diese zu deponieren ist ökonomisch und ökologisch nicht erstrebenswert. Ziel der Arbeit ist es festzustellen, ob eine Möglichkeit existiert, die Stäube, die während der Altglasaufbereitung und der Glasproduktion entstehen, in den Prozess mit einzugliedern oder als eine neue Rohstoffquelle zu nutzen. Hierfür werden die Möglichkeiten des Einschmelzens genauer untersucht. Dadurch soll die Verarbeitbarkeit der Stäube verbessert werden und gleichzeitig eine weitere Verstaubung vermieden. Aus diesem Grund werden die Inertisierung und Homogenisierung sowie das Einschmelzverhalten genauer untersucht und gegeben falls optimiert.



Benner, Philipp;
Erzeugung von ATZ-Keramiken mittels additiver Fertigungsverfahren und deren Charakterisierung. - Ilmenau. - 71 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Ziel dieser Arbeit ist die Herstellung und Untersuchung zylindrischer Formkörper und Knie-Demonstratoren für die Behandlung von Kniegelenkschäden. Die Bauteile werden mittels dem additiven Fertigungsverfahren lithography-based ceramic manufacturing (LCM) erzeugt. Weitere Bestandteile dieser Arbeit sind das Erarbeiten eines thermischen Regimes zur Herstellung dieser Bauteile und die Herstellung einer Suspension zur Schlickerentwicklung. Die Auswirkung des Herstellungsprozesses auf die zylindrischen Formkörper wird durch die Vermessung der Bauteile, Gründichte und Schwindung betrachtet. Untersuchungen durch die [my]-CT, FE-REM, XRD und chemische Analyse lieferten Informationen über das gesinterte Bauteil, sowie die Druckfestigkeitsuntersuchung über die mechanischen Eigenschaften. Die Untersuchung der Knie-Demonstratoren ist eine erste Bestandsaufnahme. Gemessen werden Sinterdichte, Maße, Winkel, Kontur und Rauheit. Da die organischen Zusätze für die zylindrischen Formkörper und Knie-Demonstratoren verschieden sind, wird an je einem thermischen Regime gearbeitet. Die Herstellung der Suspension dient einer Schlickerentwicklung und der Weiterentwicklung additiver Fertigungsverfahren.



Wessel, Janine;
Untersuchungen dotierter Sol-Gel-Quarzgläser und ihrer Schmelzen. - Ilmenau. - 90 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Das Ziel der Arbeit war die Entwicklung eines Verfahrens, mit dem über die Sol-Gel-Route dotierte Rohrstoffe für das patentierte Plasmaschmelzverfahren der Firma QSIL hergestellt werden können. Unterziele waren die Veränderung der Absorption im ultravioletten Bereich durch geeignete Dotanden in entsprechenden Konzentrationen, sowie die Verringerung der thermischen Ausdehnung durch Titanzusatz. Ausgangspunkt war die Herstellung von massiven Kieselglaskörpern durch das Sol-Gel-Verfahren. Die Dotanden Cer, Eisen, Kupfer, Vanadium und Titan wurden in den Konzentrationen 100 ppm, 250 ppm, 500 ppm (Ce, Fe, Cu, V) oder 7 mol% (Ti) an verschiedenen Punkten in den Prozess eingebracht. Ansatzpunkte waren die SiO2-Dispersion, das Sol, der Lösungsmittelaustausch, der Xerogelkörper und die gemeinsame Sol-Gel-Reaktion zweier Substanzen. Die dotierten Gelkörper wurden gesintert, in der Rohrschmelze oder in der Plasmaschmelze aufgeschmolzen. Im Falle der Kristallisation durch eine Löslichkeitsüberschreitung des Dotanden im Kieselglas wurde mit Aluminium co-dotiert. Mittels Spektrometer wurden die Transmission- und Reflexionskurven der Ce, Fe, Cu und V-dotierten Proben aufgenommen. Die thermische Ausdehnung der Ti-dotierten Probe wurde mit dem Dilatometer gemessen. Zur Überprüfung der Homogenität der Dotandenverteilung wurde die Mikro-Röntgen-Fluoreszenzanalyse verwendet. Absolute Konzentrationen wurden mittels Atom-Emissionsspektroskopie bestimmt. Das beste Ergebnis in Bezug auf die Ultraviolett-Absorption lieferte die mit 250 ppm Fe und 1000 ppm Al dotierte Probe. Im Wellenlängenbereich von 190 nm bis 280 nm konnte eine Transmission < 1% nachgewiesen werden. Die Dotanden wurden während des Anmischens des Sols hinzugegeben und die Probe mittels Rohrschmelzverfahren aufgeschmolzen. Die Dotandenverteilung war zudem homogen. Die Wärmeausdehnung des Kieselglases mit 7 mol% TiO2 konnte von 5,5 * 10-7 K-1 auf 4,6 * 10-7 K-1 gesenkt werden.



Schultz, Christian;
Untersuchungen zum Einfluss von Zusammensetzung und Kristallisationsbedingungen auf die thermisch-mechanischen Eigenschaften von hoch-SiO2-haltigen Glaskeramiken. - Ilmenau. - 90 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die vorliegende Masterarbeit behandelt die glaskeramische Umwandlung von Kieselgläsern, welche mit bis zu 6 Ma% Aluminiumoxid dotiert worden sind. Ziel war es, die Einflüsse der Glaszusammensetzung sowie der Bedingungen während der Kristallisation auf wichtige Eigenschaften der Glaskeramiken zu untersuchen. Die unterschiedlich dotierten Gläser wurden hinsichtlich einiger Parameter, wie Viskosität, Dichte und thermischer Dehnung untersucht. An den Gläsern geschahen Kristallisationsversuche unter verschiedenen Heiz- und Kühlbedingungen sowie bei unterschiedlichen Temperaturen. Die Beurteilung der entstehenden keramischen Materialien geschah mit Hilfe von Struktur- und Gefügeuntersuchungen sowie Versuchen zur Temperaturwechselbeständigkeit. Begleitend fanden Messungen der Dichte und der thermischen Dehnung statt. Es konnten grundlegende Merkmale der Kristallisation der dotierten Kieselgläser aufgezeigt werden. Weiterhin wurden Einflüsse der Kristallisationsbedingungen auf die Eigenschaften der entstehenden Keramiken festgestellt. Aus den Ergebnissen konnten Empfehlungen für die Herstellung und Anwendung der Keramiken abgeleitet werden. Bezüglich der Herstellung von chemisch stabilisierten Cristobalit-Keramiken konnte lediglich die Schmelzbarkeit der zugrunde liegenden Gläser gezeigt werden. Offen bleibt, ob eine Unterdrückung der Phasenumwandlung des Cristobalit durch die hier verwendeten Dotierungen erreicht werden kann. Dazu sind weitere Untersuchungen nötig.



Polster, Philip;
Untersuchungen zur Mischoxidsynthese von mit Ti substituierten Bariumhexaferritpulvern. - 74 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Mikrowellenabsorbierende Bariumhexaferritpulver mit verschiedenen Substitutionen wurden bereits mittels Glaskristallisationstechnik aus dem Dreistoffsystem BaO-B2O3-Fe2O3 hergestellt. Für großtechnische Herstellung von Ferritwerkstoffen ist allerdings der keramische Weg üblich. Die vorliegende Bachelorarbeit untersucht den Einsatz verschiedener Rohstoffe und Sinterregime zur Mischoxidsynthese von mit Titan substituierten Bariumhexaferriten. Die Arbeit stellt eine Machbarkeitsstudie für diese Herstellungsroute dar und untersucht erste Parametervariierungen. Die hergestellten Pulver werden außerdem anhand ihrer statisch-magnetischen und Mikrowellen-Eigenschaften bewertet und mit denen aus der Glaskristallisation verglichen. Zusätzlich wird die Anwendbarkeit der Syntheseroute auf die Herstellung substituierter Strontiumhexaferrite getestet.



Hardi, Elisabeth;
Untersuchung des Einflusses der Dotierung auf das Gefüge eines fotostrukturierbaren Glases unter Verwendung fs gepulster Laserstrahlung. - 150 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die Masterarbeit beschäftigt sich mit der Analyse von Wechselwirkungsprozessen zwischen fs gepulster Laserstrahlung und fotostrukturierbarem Glas. Dazu wurde ein Lithiumalumosilicatglas mit der Zusammensetzung eines fotostrukturierbaren Standardglases FS21 unter Verwendung von 16 unterschiedlichen Dotantenkombinationen erschmolzen und zu Proben verarbeitet. Alle Gläser wurden mittels Femtosekundenlaser oder breitbandig emittierender Quecksilberdampfhöchstdrucklampe ( integriert in einem Maskaligner) partiell belichtet und zweistufig getempert, um einen Vergleich zwischen einem Standardlithographieprozess (Lampen basiert) und einer selektiven Laserbelichtung zu erhalten. Es wurden umfangreiche spektralphotometrische Untersuchungen (Reflexionsmessung im Wellenlängenbereich 190 nm ≤ [lambda] ≤ 1000 nm) nach jeder Behandlungsstufe des Fotoformprozesses (Ausgangsgläser, nach Belichtung, nach Temperung) durchgeführt. Aus den Messwerten wurden relative Änderungen bezüglich eines definierten Referenzzustandes errechnet und ausgewertet. Die Methode ist geeignet belichtungsseitig und thermisch induzierte Änderungen diskreter Absorptionen im Bereich der UV-Kante der Gläser darzustellen. Ergänzt durch visuelle Begutachtung der Proben sowie Lichtmikroskopie-, AFM-, REM- und XRD-Messungen werden Laser induzierte Strahlenschäden im Bereich der Dotanden und des Grundglases diskutiert. Der wesentliche Unterschied zwischen einem Maskaligner- und fs Laser-Belichtungsprozess besteht darin, dass Ce3+ im Laserbelichtungsprozess nur eine untergeordnete Rolle für die Fotosensitivität spielt. Anhand der Ergebnisse der Messungen wird eine Empfehlung für die Anpassung der Zusammensetzung eines fotostrukturierbaren Glases für die Laserbelichtung unter den in der Arbeit verwendeten Parametern gegeben.



Schultheiß, Ulrich;
Infiltration poröser Keramikkörper mit Metallschmelzen. - 132 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Herstellung von Verbundkeramiken über die reaktive Flüssigphaseninfiltration von Metallschmelzen in poröse Keramikkörper untersucht. Hierfür wurden Pulvermischungen aus einer inerten Komponente und einer reaktiven Komponente gemischt und kalt-isostatisch gepresst. Die Grünkörper wurden anschließend mit einer Metallschmelze infiltriert, wobei die reaktive Pulverkomponente mit der Schmelze zu einer neuen keramischen Phase reagierte. Die hergestellten Verbundkeramiken wurden hinsichtlich der Gefügebildung mit Elektronenmikroskop-Bildern, der gebildeten Phasen mittels Röntgenbeugung und ihrer Restporosität untersucht. Die Oxidationsbeständigkeit ausgewählter Proben wurden mittels Thermo-Gravimetrie getestet. Es konnte gezeigt werden, dass die Pulver-Presslinge von der Schmelze infiltriert wurden. Es entstand ein mehrphasiges Gefüge, wobei die reaktive Komponente stets komplett umgewandelt wurde. Bei der Untersuchung des Infiltrationsprozesses wurde festgestellt, dass die Phasenbildung stark exotherm ist und durch die einströmende Schmelze der Partikelverbund teilweise zerstört wurde, wodurch die Formbeständigkeit nicht mehr gegeben war und Risse gebildet wurden. Dadurch verblieb unreagiertes Metall im Gefüge, was die Oxidationsbeständigkeit negativ beeinflusst. Thema in zukünftigen Arbeiten ist die Reduzierung des Anteils unreagierten Metalls und der Verformung der Proben nach der Infiltration.



Behringer, Andreas;
Untersuchung zur Modellierung, Simulation der Flussdichteverteilungen und Optimierung von HTSL-Anordnungen für die Lorentzkraftanemometrie. - 62 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die Lorentzkraftanemometrie ist ein Messverfahren, das die berührungslose Messung der Strömungsgeschwindigkeit eines elektrisch leitfähigen Fluids ermöglicht. Grundprinzip ist die Messung der Reaktionskraft auf ein Magnetsystem, dessen Feld den Strömungskanal durchsetzt. Mit dieser Arbeit werden Grundlagen gelegt, um ein Magnetsystem auf Basis von Hochtemperatursupraleitern zu entwickeln. Dazu wird experimentell die Flussdichteverteilung zwischen einem Paar Hochtemperatursupraleiter in einem Temperaturbereich von 22K bis 80K bei Feldstärken von bis zu 5T bestimmt. Außerdem wird der Einfluss der Bulktemperatur auf die maximal speicherbare Flussdichte untersucht. Mit der Multiphysiksoftware Comsol Multiphysics wird ein Modell entwickelt, das für eine gegebene Flussdichteverteilung eine Stromdichteverteilung im HTSL-Bulk approximiert. Es wird außerdem die Basis für eine Optimierung eines Magnetsystems auf HTSL-Basis gelegt. Dafür wird ein zweites Modell entwickelt, das mit Hilfe der ermittelten Stromdichteverteilung die zu erwartende Lorentzkraft auf ein Magnetsystem aus einem bzw. drei HTSL-Bulkpaaren berechnet. Es werden die derzeit bestehenden Probleme aufgezeigt und mögliche Ursachen diskutiert.



Krause, Katharina;
Technische Anforderungen an Reitböden in Hinblick auf die Anwendung rezyklierter Bau- und Abbruchabfälle. - 130 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Das Recycling von Bauschutt und die Verwendung jener rezyklierten Bau- und Abbruchabfälle stellen Herausforderungen an Industrie und Forschung. Eine bisher unbetrachtete Einsatzmöglichkeit von rezyklierten Bau- und Abbruchabfällen bietet die Tretschicht auf Reitplätzen. Im Rahmen dieser Arbeit werden zehn verschiedene Außenreitplätze aus der Umgebung Ilmenau in Bezug auf ihre Tretschichtsande analysiert. Die Reitplatzbetreiber geben Auskunft über die Reiteigenschaften des jeweiligen Reitplatzes, wie z. B. Staubbildung und Trittfestigkeit. Analysemethoden sind unter anderem Lasergranulometrie, dynamische Bildanalyse, Gaspyknometrie, Messung der Eindringtiefe und Charakterisierung des Fließverhaltens mittels Ringschergerät. Aus dem Verhältnis von Nutzerbewertung und den ermittelten Kennwerten der untersuchten Tretschichtsande werden Eigenschaften für ein möglichst optimales Tretschichtmaterial bestimmt. Fünf rezyklierte Baustoffe werden analog zu den Tretschichtsanden untersucht und mit den Kennwerten der möglichst optimalen Tretschichteigenschaften verglichen. Rezyklierte Dachziegel, Hintermauerziegel, Kalksandstein und Vormauerziegel gehen als etwaige Tretschichtmaterialien aus den Analysen hervor. Deren partikeltechnologische Charakterisierung erfüllt die Anforderungen an eine möglichst optimale Tretschicht in vergleichbaren Maße wie die eingesetzten Tretschichtsande. Eine Optimierung der rezyklierten Bau- und Abbruchabfälle als Tretschichtmaterial ist durch Zuschlagstoffe, wie sie bereits für sandige Tretschichten verwendet werden, denkbar. Der Einsatz von den theoretisch geeigneten Recycling-Baustoffen als Reitböden sollte auf Test-Reitplätzen in der Praxis verifiziert werden.



Schelestow, Kristina;
Synthesis of silver nanoparticles in hydrogels. - 113 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die vorliegende Arbeit behandelt die Herstellung eines neuartigen Hydrogel-Silber-Verbundwerkstoffs, seine Charakterisierung hinsichtlich der strukturellen und antibakteriellen Eigenschaften sowie die Untersuchung seiner Wechselwirkung mit Glasoberflächen. Die Hydrogele basieren auf N-isopropylacrylamid, einem funktionalisierten Macromonomer aus 2-Oxazolinen sowie N,N'-methylenbisacrylamid als Vernetzer. Die Synthese erfolgte durch radikalische Polymerisation mithilfe des Initiatorsystems Ammoniumpersulfat und N,N,N,N'-tetramethylendiamine. Die Silbernanopartikel im Polymernetzwerk wurden durch eine Komplexierung mit Silberkationen aus einer Silbernitratlösung und eine darauffolgende Reduktion mit Natriumborhydrid gebildet. Die Hydrogele verschiedener Zusammensetzung wurden bezüglich ihrer Struktur und ihrem Wasseraufnahmevermögen untersucht. Die Bildung von Silbernanopartikeln sowie die Faktoren, die diese beeinflussen, wurden analysiert und konnten veranschaulicht werden. Die antibakterielle Wirkung des entwickelten Verbundmaterials in Pulverform wurde in Zählexperimenten auf Staphylococcus aureus erprobt. Verglichen mit der Referenzprobe ohne Silbernanopartikel, konnte die Bakterienzahl auf ca. 0,1 % reduziert werden. Der Verbundwerkstoff wäre demnach von Interesse für biomedizinische Anwendungen. Schließlich wurden unterschiedliche Schichten auf fotosensiblem Glas FS21 abgeschieden und bezüglich des Einsatzes in der Mikrosystemtechnik evaluiert.



May, Mathias;
Untersuchung und Bewertung von Polymer beschichteten, hartferritischen Mahlkörpern für die elektromechanische Nasszerkleinerung. - 142 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die Anforderungen an die Sterilität bei Mahlprozessen sind in der Pharmaindustrie sehr hoch. Momentan werden die Wirkstoffe in Rührwerkskugelmühlen und Planetenkugelmühlen zerkleinert. Der Nachteil dieser Mühlen ist, dass die Prozesskammer und der Mühlenantrieb nur unter großem Aufwand getrennt werden können, dadurch wird die Reinigung erschwert. Eine Alternative ist die momentan in Entwicklung befindliche elektromechanische Nassmahlung. Bei diesem Prinzip ist dieses Problem nicht vorhanden, da konstruktionsbedingt kein mechanischer Antrieb vorhanden ist. Für das elektromechanische Prinzip (EMZ) sind hartmagnetische verschleißfeste Mahlkörper notwendig. Besonders geeignet ist Strontiumhexaferrit (SrFe12O19). Die Eignung solcher Mahlkörper für das EMZ wurde bereits in früheren Arbeiten nachgewiesen. Ziel dieser Arbeit ist es verschleißfeste Mahlkörper zu entwickeln, deren Verschleiß produktverträglich ist. Dies soll über eine Dickbeschichtung mit Kunststoff erfolgen. Dabei müssen die Mahlkörper gewährleisten, dass kein ferritischer Abrieb in das Mahlgut gelangt. Außerdem müssen sie die notwendigen magnetischen Kennwerte auch nach der Beschichtung erfüllen. Bei den Versuchen mit einem modifizierten Wirbelsinterverfahren zeigte sich, dass unterschiedliche Vorbehandlungen an den Mahlkörpern die Verschleißfestigkeit signifikant erhöhen. Außerdem hat sich ergeben, dass die Rundheit der hartmagnetischen Grundkörper einen großen Einfluss auf die Schichtqualität und Verschleißfestigkeit hat. Weiterhin gibt es eine deutliche Korrelation zwischen der Schichtdicke und der Temperatur des Kunststoffpulvers während der Beschichtung. Je höher die Pulvertemperatur ist, desto dicker wird die Schicht. Durch verschiedene Nachbehandlungen konnten die magnetischen und Oberflächeneigenschaften stark verbessert werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass das Beschichten von SrFe12O19 Mahlkörpern mit Polyamid-Pulver mit einem modifizierten Wirbelsinterverfahren möglich ist und die geforderten Eigenschaften erreicht werden und auch nach der Beschichtung im elektromechanischen Mahlprozess eingehalten werden können.



Becker, Stefan;
Reinigung von bewitterten, eisenarmen Glasscheiben mittels unterschiedlicher Reinigungsflüssigkeiten. - 67 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

In dieser Arbeit werden die Glasoberflächen von zwei Glasproben mit drei "Alterungsflüssigkeiten" gealtert um sie im Anschluss zu reinigen. Vor den Versuchen, nach dem Alterungsprozess und nach dem Reinigungsprozess werden jeweils die Glasoberflächenzustände bestimmt. Es werden die Grundlagen der Glas- und im speziellen der Flachglasherstellung beschrieben, die zugrunde liegenden Normen erläutert und die einzelnen Messgeräte zur Glasoberflächenanalyse vorgestellt. Ziel war es eine Aussage darüber treffen zu können, ob der Eisengehalt der Glases einen Einfluss auf den Glasoberflächenzustand von Solarmodulen hat, und wenn ja welchen!



Heise, Niclas;
Adsorption von SiC-Feinstpartikeln aus wässrigen Suspensionen auf galvanisch hergestellten Zinkoberflächen. - 58 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Im Rahmen der EU-Altautoverordnung vom 1. Juli 2007 wurde der Einsatz von hexavalentem Chrom in allen Fahrzeugteilen verboten. Heute werden diese Systeme daher durch Chrom(III)-haltige Dickschichtpassivierungen ersetzt. Diese sind allerdings aufgrund der geringeren Härte anfällig gegen mechanische Verletzungen. Somit kommt es bei Trommelware, also Bauteile die in einer Trommel unter ständiger Rotation verzinkt werden, bereits während der Herstellung der Korrosionsschutzschicht zu Beschädigungen der Passivierungsschicht und infolgedessen zu vorzeitiger Korrosion. Mithilfe des Einbaus von Hartstoffpartikeln in die Passivierungsschicht soll deren Härte gesteigert und infolgedessen die Korrosionsbeständigkeit erhöht werden. Im Rahmen einer Bachelorarbeit wurde das Adsorptionsverhalten von nanoskaligen SiC Partikeln aus stabilen, wässrigen Suspensionen auf galvanisch hergestellten Zinkoberflächen hinsichtlich verschiedener Parameter untersucht. Mithilfe des Kammpolymers Melpers 0045 und einer Dispergierung in der Rührwerkskugelmühle gelang eine elektrosterische Stabilisierung der SiC-Partikel in wässrigen Suspensionen. Um deren Stabilität zu bewerten, wurden die Partikelgrößenverteilung und das Zetapotential gemessen. Die Adsorption zeigte eine starke Abhängigkeit vom pH-Wert und ist somit gesteuert durch elektrostatische Anziehungs- bzw. Abstoßungskräfte. Die adsorbierten Schichtdicken wurden mittels Röntgenfluoreszenzanalyse ermittelt. Mithilfe einer Hydrophobierung bleibt die Adsorptionsschicht stabil gegen einen anschließenden Spülprozess in destilliertem Wasser. Durch Adsorbieren von Polymerionen kann die Partikelschicht bei einer zweiten Verzinkung verankert werden. Durch eine Konvertierung der zweiten Zinkschicht in eine Cr(III)-haltige Passivierungsschicht gelingt ein Einbau der SiC-Partikel.



Walter, Tobias;
Herstellung und Charakterisierung von Sulfophosphatgläsern. - 99 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit dem Herstellungsprozess und der Analyse von niedrigschmelzenden Sulfophosphatgläsern und analog dazu mit Phosphatgläsern mit ähnlicher Struktur. Phosphatgläser bilden je nach P2O5-Gehalt unterschiedliche Strukturen aus. In dieser Arbeit wurden Metaphosphatgläser geschmolzen, deren Netzwerkstruktur aus Phosphattetraeden besteht, die ring- oder kettenförmig angeordnet sind. Es wird angenommen, dass diese Netzwerkstruktur in den Sulfophosphatgläsern identisch ist. Das Ziel dieser Arbeit ist es, Aufschluss über die Eigenschafts- und Strukturveränderung dieser niedrigschmelzenden Gläser zu geben, die durch den Einbau von Zink-Ionen in die Glasmatrix erfolgen. Zusätzlich soll die Rolle des Zinks innerhalb der Netzwerksstruktur aufgeklärt werden. In dieser Masterarbeit wurden Sulfophosphatgläser mit geringem Zinksulfatgehalt hergestellt. Ausgehend von einem zinkfreiem Sulfophosphatglas mit hohem Calciumsulfat-Anteil wurde Calciumsulfat durch Zinksulfat substituiert. Der Phosphat-, Kalium- und Natrium-Anteil wurde konstant gehalten. Analog dazu wurden Metaphosphatgläser hergestellt, deren Zusammensetzung den hergestellten Sulfophosphatgläsern ähneln, jedoch kein Sulfat enthalten. Der Zinksulfatanteil bzw. der Zinkoxidanteil wurde bei beiden Glasreihen von 0 mol% bis 5 mol% variiert. Die Glaszusammensetzung wurde durch eine vollständige Auflösung von Probenmaterial und darauffolgender ICP-OES bestimmt und dadurch auf die Abdampfungsverluste geschlossen. Ferner sind die Eigenschaften der Sulfophosphatgläser und der Phosphatgläser mittels Pulfrich-Refraktometrie, UV-VIS-NIR-Spektroskopie, Ramanspektroskopie, 31P NMR-Spektroskopie sowie DTA- und Dilatometrie-Analysen bestimmt worden. Weiterhin wurden Löslichkeitsuntersuchungen an Proben der hergestellten Gläser durchgeführt. Die Analysen ergaben, dass die beiden Glasreihen eine ähnliche Struktur besitzen, welche hauptsächlich aus Q2-Phosphattetraeder besteht und aus einigen Q1-Gruppen. Die Q3-Gruppen konnten nicht eindeutig nachgewiesen werden. Die Daten unterstützen die Sicht, dass die Glasnetzwerke der Gläser aus Ketten und Ringen bestehen. Beim Auflöseprozess sind signifikante Unterschiede festzustellen, die auf den Sulfat-Anteil, aber auch auf die Länge der Phosphatketten, die durch die Zugabe von Zink verkürzt werden, zurückgeführt werden können.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/857353896walte.txt
Westphalen, Jasper;
Untersuchung der Eigenschaften von gesputterten ZnO:Al-Schichten auf flexiblem Glas. - Ilmenau : ilmedia. - Online-Ressource (PDF-Datei: 67 S., 3,23 MB) Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Ultra-dünnes Glas ist eine neue Art eines transparenten und flexiblen Substratmaterials. Es handelt sich dabei um Glas mit einer Dicke unter 200 [my]m. Durch die vielen vorteilhaften Eigenschaften, wie zum Beispiel die sehr gute Barriere gegen Wasser und Sauerstoff und die Temperaturstabilität bis 700 C, ergeben sich neue Möglichkeiten in den Arbeitsgebieten der transparenten Elektronik, der Displaytechnik und innerhalb der Photovoltaik. In diesen Bereichen werden transparent leitfähige Oxidschichten (TCO) für unterschiedliche Funktionalschichten verwendet. Aluminium dotiertes Zinkoxid ZnO:Al wird bereits in einigen Bauelementen als Alternative zum teureren Indium dotierten Zinnoxid (ITO) verwendet. In der vorgelegten Masterarbeit sollen die mechanischen, optischen und elektrischen Eigenschaften von gesputterten ZnO:Al-Schichten auf ultra-dünnes Glas in Abhängigkeit der Prozessparameter untersucht werden.


http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2015200210

Preußler, Robin;
Glasfasergewebe mit porösem Alkaliborosilicatglas: Herstellung und Bestimmung der Eigenschaften. - 89 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

In dieser Arbeit sind poröse Gläser nach dem Vycor-Prozess als Fasern hergestellt worden. Die Fasern wurden auf Zugfestigkeiten und Biegedurchmesser untersucht und mit den Gläsern S2 und Boro 3.3 verglichen. Es wurde gezeigt, dass poröse Glasfasergewebe herstellbar sind. Die Fasern wurden mit unterschiedlichen Durchmessern von 0,1 mm, 0,2 mm und 0,3 mm untersucht. Die Versuche zeigen die besten Ergebnisse mit 0,2 mm starken porösen Fasern. Mit zwei verschiedenen Glassorten sind unterschiedliche Porengrößen im Bereich von 20 nm - 180 nm hergestellt worden. Für die Gewebeherstellung wurde ein Webstuhl konstruiert und gefertigt. Mit diesem sind Gewebe mit einer Größe von 60 cm x 60 cm herstellbar. Es wurde ein Gewebe unter der Verwendung von S2 - Fasern mit einem Abstand von einem Zentimeter als Kettfäden und porösen Fasern als Schussfäden hergestellt unter Verwendung der Leinenbindung. Innerhalb des Gewebes sind verschiedene Nanometer Porengrößen kombinierbar.



Weikert, Rico;
Vergleichende Untersuchungen zu mechanischen, chemischen und kristallographischen Eigenschaften von Bariumfluoridkristallen unterschiedlicher Herstellungstechnologie. - 69 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Die Güte optischer Bauelemente wird nicht nur durch die chemische Zusammensetzung des Halbzeuges bestimmt, sondern ebenso durch die Ver-/Bearbeitung des zu fertigenden Werkstückes. Die Kristallzucht unterliegt gewissen Schwankungen, welche sich auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Zuchtkristalls auswirken. Anschließende Bearbeitungsschritte gleichen mögliche Unregelmäßigkeiten bei der Zucht durch stabile Prozessführung und entsprechende Gegenmaßnahmen aus. Eine Möglichkeit zum Gegenwirken stellt das Tempern dar. Die synthetische Erzeugung und anschließende Bearbeitung von Bariumfluorid-Einkristallen wird bei Hellma Materials erst seit 2014 durchgeführt, weshalb stabile Prozessparameter und Materialkennwerte des Werkstoffes teilweise noch zu bestimmen sind. Ziel der Arbeit ist es, Bariumfluoridkristalle mit unterschiedlichen Eigenschaften mittels mechanischer und chemischer Untersuchungen zu charakterisieren. Einflüsse von Kristalldefekten auf die Bearbeitungseigenschaften sollen so festgestellt werden. Es soll weiterhin untersucht werden, ob sich eine thermische Behandlung positiv auf die Bearbeitung auswirkt. Die chronologische Abfolge wird in einer selbst erstellten Versuchsmatrix dargestellt. Es konnten Prozessparameter (z.B. Länge des Polierprozesses) ermittelt werden, die einen Einfluss auf die Güte der Kristalloberfläche haben. Neben den durchgeführten Versuchen gibt diese Arbeit auch einen Ausblick für zukünftige Untersuchungen, welche für die momentan entstehende BaF2-Bearbeitungsstrecke ebenso von Interesse sein könnten und im Rahmen der Abschlussarbeit nicht durchgeführt werden konnten.



Ziegler, Anne;
Machbarkeitsstudie zur makroskopischen Strukturierung von porösen Vycor-Gläsern mittels Schablonendruck. - 157 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2015

In der vorliegenden Arbeit wird die Möglichkeit einer makroskopischen Strukturierung von porösen Vycor-Gläsern mittels des Schablonendruckverfahrens überprüft. Die durchgeführten Versuche umfassen die Herstellung von Druckpasten, deren funktionelle Partikel aus Natriumborosilicatglas bestehen. Zur Ermittlung geeigneter Pastenkomponenten werden zwei verschiedene Bindemittel getestet und die Glaspartikel sowohl entmischbar, als auch porös verarbeitet. Letztlich erfolgt noch die Variation der Zusammensetzung des Pastenvehikels aus organischem Bindemittel und Lösungsmittel. Alle hergestellten Pasten werden bezüglich ihres Benetzungsverhaltens und ihrer Fließfähigkeit untersucht. Anhand der Untersuchungsergebnisse werden Pasten für Druckversuche ausgewählt. Für die Druckversuche wird ein Schablonenlayout entworfen, dass Aussagen über Druckbarkeit verschiedener Geometrien ermöglicht. Im Druck werden verschiedene Pasten getestet und die maschinellen Parameter des Siebdruckgerätes systemtisch verändert. Die Druckbilder werden auf Gleichmäßigkeit der bedruckten Fläche, Kantenschärfe der einzelnen Elemente und Auflösungsvermögen von linearen und runden Strukturen untersucht. Dies dient der Auswahl einer der Druckpaste mit den besten Eigenschaften für den Einsatz im Schablonendruck und geeigneter Druckparameter für deren Verarbeitung. Schließlich werden die Druckbilder verarbeitet. In diesem Versuchsteil steht die Ermittlung der optimalen Temperatur und Dauer für die Wärmebehandlung der gedruckten Elemente im Mittelpunkt, um stabile gesinterte Glasgefüge herzustellen. Die Temperatur als auch die Dauer der thermischen Verarbeitung werden variiert. Die Ergebnisse werden mikroskopisch analysiert und anschließend geeignete Parameter empfohlen.



Seller, Fabian;
Wechselwirkung von Trennmitteln, Puffern und Komplexbildnern mit Glasoberflächen. - 56 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2015

Auf Glasoberflächen gibt es verschiedene Arten von Korrosionserscheinungen (Beulen, Löcher, Kristallitbildung, Präzipitate auf und in der Glasoberfläche, Diffusionshöfe). Auch unterliegt die Korrosion vielen Einflüssen. Beispielsweise ist sie abhängig von der Temperatur, der relativen Luftfeuchte, aufgetragenen Trennmitteln und den Lagerbedingungen (Druck und Luftzirkulation). In dieser Arbeit wurden die verschiedenen Korrosionserscheinungen untersucht um Erkenntnisse über ihre Entstehung und die Abhängigkeiten zu gewinnen. Verschiedene Grundaussagen über die Glaskorrosion von gelagertem Floatglas können nach dieser Arbeit getroffen werden: - verstärkte Korrosion durch Zusammenschließen der Einflusszonen um agglomerierte PMMA Teilchen; - je höher die Konzentration an korrosionshemmenden Säuren im Trennmittel, desto besser der Korrosionsschutz, aber zeitlich begrenzte Wirkung; - ein Großteil der Präzipitate lassen sich durch Waschen der Proben auf der Oberfläche entfernen, Präzipitate in der Gelschicht nicht; - Bildung von Diffusionshöfen um PMMA Teilchen, die sich nicht durch Waschen entfernen lassen; - druckbelastete PMMA Teilchen hinterlassen irreversible Eindrücke in der Gelschicht. Selbst mit korrosionshemmenden Stoffen in den verschiedenen Trennmitteln lässt sich die Veränderung auf der Glasoberfläche nicht verhindern. Die Diffusions- und Gelschicht auf der Glasoberfläche sind wie eine Art lebendige Haut, die es gilt zu schützen. Welches Mittel benutzt wird, ist abhängig von der Dauer der Lagerung der Glasscheiben. Jedoch bietet selbst bei kurzer Lagerung das Trennmittel mit einem hohen Säureanteil den besten Schutz. In dieser Arbeit war es AC Separol 6494 mit 50 gew. % Adipinsäure, das von der Chemetall GmbH bereit gestellt wurde. Bei vielen der gezeigten Phänomene auf der Glasoberfläche laufen bestimmte Mechanismen ab. Einige Modelle wurden gezeigt, um diese zu beschreiben. Jedoch ist stark davon auszugehen, dass es noch weitere ungeklärte Mechanismen gibt. Um diese zu beschreiben, muss weiter geforscht werden. Auch wird es nötig sein die Kristallite nachweislich zu quantifizieren mit auch bisher noch nicht angewendeten Messmethoden. Die Schwierigkeit hierbei sind die geringen Mengen an Kristalliten bzw. Präzipitaten, die auf der Oberfläche wachsen und entstehen. Weiterhin sollten Versuche mit anderen Trennmitteln durchgeführt werden (gibt es Unterschiede bei Verwendung unterschiedlicher Polymerstoffe, Höfe um das PMMA Teilchen). Auch ist es möglich die Druckkräfte bei den Versuchen zu variieren. Wie stark ist die Korrosion auf der Glasoberfläche abhängig bei unterschiedlichen Kräften. Wichtig ist es, die Mechanismen der Glaskorrosion zu identifizieren und zu verstehen und dafür sind weitere Experimente und Analysen von Nöten.



Schultz, Christian;
Untersuchungen zum Kristallisationsverhalten von formstabilisierten Kieselgläsern. - 83 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Ziel dieser Bachelorarbeit war die Untersuchung einiger Einflussgrößen auf die Formstabilisierung von Kieselglas für den Einsatz bei hohen Temperaturen, welche durch eine Modifikation der Randschicht erfolgt. Variiert wurden dazu die Dicke der modifizierten Oberflächenschicht sowie die darin eingesetzten Dotierstoffe. Darüber hinaus wurden nach der Schichtherstellung die Wirkungen verschiedener Haltezeiten und Temperaturen der nachgelagerten Wärmebehandlung auf die Kristallisation getestet. Zur Charakterisierung der Randschichten wurden mikroskopische und rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen sowie Röntgenbeugungsuntersuchungen verwendet. Einige Einflüsse der Dicke der modifizierten Oberflächenschichten sowie der eingesetzten Dotierstoffe auf die Verarbeitbarkeit der Schichten konnten aufgezeigt werden. Hinsichtlich der praktischen Verarbeitung wurden Grenzen für den Dickenbereich und die Konzentration der Dotierstoffe ermittelt. Die Wirkung verschiedener Temperaturniveaus sowie Aufheiz- und Abkühlvorgänge innerhalb der Wärmebehandlung auf die sich einstellende Kristallisationsgeschwindigkeit konnte hingegen nicht abschließend geklärt werden. Es werden darum weitere mögliche Untersuchungen vorgeschlagen. Die formstabilisierende Wirkung der verwendeten Oberflächenschichtmodifikation von Kieselglas konnte gezeigt werden.



Platz, David;
Untersuchung des Sinterverhaltens von Fe-Si-Cu-Mischungen. - 74 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Bei der Entwicklung pulvermetallurgisch hergestellter Funktionswerkstoffe sind Kenntnisse über das Sinterverhalten der eingesetzten Pulvermischungen erforderlich. In dieser Arbeit wurden die auftretenden Umwandlungsprozesse und Phasenbildungen beim Flüssigphasensintern einer Fe-Si-Cu-Mischung untersucht. Im Hinblick auf die Anwendung als weichmagnetischer Sinterverbundwerkstoff wurde hierzu die Ausbildung einer siliziumhaltigen Partikelgrenzphase entlang der ferromagnetischen Eisenbasispartikel angestrebt, welche die Wirbelstromverluste im Material reduziert und weiterhin eine gute mechanische Festigkeit aufweist. Die Charakterisierung der infolge von Diffusionsprozessen während des Sinterns auftretenden Effekte erfolgte an Laborproben mit verschiedenen thermischen Analyseverfahren (Differenz-Dilatometrie, Thermogravimetrie und dynamische Differenzkalorimetrie), der Röntgendiffraktometrie sowie einer Gefügeanalyse.



May, Mathias;
Mahlkörper zur Elektromechanischen Trocken- und Nassmahlung von Rohstoffen und Materialien. - 103 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

In der Baustoff herstellenden Industrie ist es zunehmend wichtiger, energieeffizienter zu arbeiten. Hier werden für Mahlprozesse hauptsächlich Kugel-, Walz- und Schwingmühlen verwendet. Diese Anlagen sind durch das Prinzip der Energieübertragung stark verlustbehaftet. Als Alternative bietet sich die elektromechanische Trockenmahlung an. Hiermit sind große Energieeinsparungen möglich, da die Energie direkt auf die Mahlkörper übertragen wird. Allerdings sind alle auf dem Markt verfügbaren Mahlkörper für die elektromechanische Mahlung ungeeignet, da sie keine ausreichenden magnetischen Eigenschaften aufweisen. Voruntersuchungen am Fachgebiet Anorganisch-nichtmetallische Werkstoffe der TU Ilmenau zeigen, dass Strontiumhexaferrit als Ausgangsmaterial geeignet ist. Dieses Material besitzt hinreichende magnetische Eigenschaften und ist zudem kostengünstig. Ziel dieser Arbeit ist es, den Verschleißwiderstand der daraus hergestellten Mahlkörper so zu erhöhen, dass ein spezifischer Verschleiß von < 100 g/t erreicht wird. Dies soll über die Verringerung der Porosität in den Mahlkörpern erfolgen. Hierzu wurden von Projektpartnern zwei verschieden hergestellte Hexaferritmaterialien zur Verfügung gestellt. Daraus wurden Grünlingschargen mit unterschiedlich aufgemahlenen Pulvern und verschiedenen Sinterhilfsmitteln hergestellt. Nach dem Sintern zeigte sich, dass das Ausgangsmaterial einen großen Einfluss auf den Verschleißwiderstand der Mahlkörper hat. Dieses muss intrinsische mechanische Eigenschaften aufweisen, die im Mahlkörper zu einem verschleißfesten Gefüge führen. Die Variation verschiedener Sinterhilfsmittel beeinflusste den Verschleiß nur gering. Der Einfluss der Partikelgrößenverteilung der Ausgangspulver auf die Verschleißfestigkeit konnte nicht eindeutig nachgewiesen werden. Hier sind weitere systematische Untersuchungen notwendig. Allerdings konnte nicht nachgewiesen werden, dass eine geringe Porosität automatisch zu einem größeren Verschleißwiderstand führt, da die Zusammenhänge von den Eigenschaften der Ausgangsmaterialien überlappt werden.



Berthold, Theresa;
Herstellung und Charakterisierung von Dünnschichten aus dotiertem Bariumhexaferrit durch HF-Co-Sputtern. - 60 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

In dieser Arbeit wurde die Möglichkeit der Herstellung von dünnen Titan-Cobalt-substituierten Bariumhexaferrit-Schichten mittels HF-co-Sputterns untersucht. Unterschiedliche Substitutionsgehalte wurden erzeugt, um eine kristalline Struktur BaFe12-x-yTixCoyO19 zu realisieren. Die Schichten wurden auf Aluminiumoxid- und LTCC- (low temperature co-fired ceramic) Substraten abgeschieden. Die chemische Zusammensetzung der Schichten wurde mittels EDX und ICP-OES ermittelt. Die Morphologie der Oberfläche der Schichten vor und nach einer Wärmebehandlung wurde am REM analysiert. Die Ausbildung unterschiedlicher Phasen wurde mit XRD beobachtet, in Abhängigkeit von dem Substitutionsgehalt, dem verwendeten Substrat und den Parametern der Wärmebehandlung. Die magnetischen und elektromagnetischen Eigenschaften wurden charakterisiert mittels VSM und Bestimmung der S-Parameter in Abhängigkeit von der Frequenz. In dieser Arbeit konnten Ti-substituierte Bariumhexaferrit Schichten auf Aluminiumoxid-Substraten mit unterschiedlichen Substitutionsgehalten mittels HF-co-Sputtern und anschließender Wärmebehandlung erzeugt werden. Die Co-Konzentration fiel geringer aus, als nach den Voruntersuchungen erwartet. Die statischen magnetischen Eigenschaften werden durch die Schichtdicke beeinflusst. Die magnetische Remanenz fällt und die Koerzitivfeldstärke steigt bei geringerer Schichtdicke. Die auf LTCC abgeschiedenen Schichten kristallisieren bei gleichen Prozessparametern nicht zu reinem Bariumhexaferrit. Die nicht substituierte Schicht bildet bei einer Wärmebehandlung (900 &ring;C für 30 min) neben Bariumhexaferrit eine Hämatitphase aus. Um den Einfluss des Substratmaterials auf das Kristallisationsverhalten zu untersuchen, sollten in-situ Hochtemperatur XRD Studien durchgeführt werden.



Hardi, Elisabeth;
Tiefenaufgelöste Härtemessung zur Beurteilung von Initiatoren der Glasalterung. - 80 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Vier Modellgläser, A, B, C und D, zusammengesetzt aus 72 % SiO2, 14 % Na2O und jeweils 14 % CaO, B2O3, Al2O3 und ZnO wurden in dieser Arbeit verwendet, um den Zusammenhang zwischen chemischen Angriff und mechanischen Oberflächeneigenschaften zu untersuchen. Die Gläser wurden bis zu sieben Tage lang bei 60&ring;C und 85 % relativer Luftfeuchtigkeit korrodiert. An den korrodierten Proben wurden tiefensensitive Härtemessungen mittels Nanoindentation durchgeführt. Dabei wurde festgestellt, dass die Gläser A und B stark, die Gläser C und D nur schwach korrodieren, also die Korrosionsneigung von der chemischen Zusammensetzung des Glases abhängt. Weiterhin beschleunigt eine Erhöhung der Temperatur das Fortschreiten der Korrosion. Dieser Effekt tritt bei allen Gläsern auf, ist jedoch in Ausprägung und Stärke wieder abhängig von der Zusammensetzung des Glases. Als den größten Einfluss auf die Streuung der Messung hat sich die inhomogene Veränderung der Oberfläche herausgestellt, wobei sowohl lokale Korrosionserscheinungen als auch der gesamte Alterungsprozess eine Rolle spielen.



Kirner, Raoul;
Glättung von Oberflächen fotostrukturierter Glasbauteile für optische Anwendungen. - 98 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Fotostrukturierbare Gläser erlauben die Herstellung optisch transparenter Mikrosysteme für verschiedene Anwendungen mittels Lithografie im Maskaligner. Die Anwendungsmöglichkeiten reichen von Mikrofluidikkanälen für Lab-on-a-Chip-Anwendungen bis hin zu mehrschichtig aufgebauten, dreidimensionalen Bauteilen. Ein Vertreter letzterer Gruppe ist ein Aerosol-Druckkopf, der zur in-situ Untersuchung der Aerosolbildung optisch transparente Seitenwände benötigt. Die vorliegende Arbeit untersucht im Hinblick auf diese Anwendung Möglichkeiten, die Transparenz der Seitenwände fotostrukturierter Glasbauteile aus FS21, einem fotostrukturierbaren Glas, zu steigern. Bei der Fotostrukturierung entstehen prozessinhärent Rauheiten auf ausgezeichneten Glasoberflächen. Um die Bauteile optisch nutzen zu können müssen daher diese Rauheiten beseitigt, und die Oberflächen geglättet werden. Zu diesem Zweck werden verschiedene in der Literatur beschriebene Methoden zum Glätten von Glasoberflächen diskutiert und evaluiert. Anschließend wird ein nasschemischer Ätzprozess mit Flusssäure vorgeschlagen, der zum Glätten von Glasoberflächen eingesetzt werden kann. Dazu wird der Ätzangriff der Ätzlösung durch eine Strömung anisotrop gestaltet. Die praktische Umsetzung und Evaluierung des Prozesses schließen diese Arbeit ab. Es werden Glättungseffekte um bis zu 25% für Ra, sowie 65% für Rz und 38% für Rt erzielt.



Walter, Tobias;
Untersuchung zur Beschichtbarkeit von fotostrukturierbarem Glas mit Titandioxid. - 86 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit sollten die Wechselwirkungen durch Kombination zweier Prozesse bestimmt werden. Der erste dieser beiden Prozesse ist der Beschichtungsprozess mittels Sol-Gel-Technik, der zweite der Fotostrukturierungsprozess. So wurde im ersten Schritt der Beschichtungsprozess untersucht und Beschichtungen an Borosilikat-Objektträgergläsern durchgeführt. Dabei wurden das Sol und die Beschichtungsparameter variiert. Folgende Parameter konnten u.a. variiert werden: - Viskosität des Sols, - Ziehgeschwindigkeiten des Tauchbeschichters, - Temperregime. - Im Anschluss wurden einige Eigenschaften der Schichten analysiert und dargestellt. Daten für die Auswertung wurden aus Beobachtungen über ein Lichtmikroskop-, XRD-Aufnahmen und durch Messungen am Schichtdicken- und Rauhigkeitsmessgerät AlphaStepIQ der Firma KLA Tencor sowie Messungen am Transmissionsmessgerät gewonnen. Dadurch konnten Transmissionsgradkurven und Schichtdicken in Abhängigkeit der Beschichtungsparameter ermittelt werden. Es konnten somit Schichten von einigen zehn Nanometern bis ca. 200 Nanometern aufgebracht werden. Durch eine qualitative Phasenanalyse konnte die Titandioxidmodifikation Anatas in der aufgebrachten Schicht nachgewiesen werden. Weiterhin ergaben sich Aufschlüsse über die Schichttopographie und es wurden Cluster innerhalb der Schicht entdeckt. Der zweite Schritt bildete die Kombination des Fotostrukturierungsprozesses mit dem Beschichtungsprozess. Dafür wurde ein anderes Substrat verwendet und die Beschichtungen auf ein FS 21-Substrat fortgeführt. Variiert wurden die Zeitpunkte der Belichtung und der Beschichtung sowie deren thermische Nachbehandlung. so dass Beschichtungen auf FS 21-Substraten und Glaskeramiken stattfanden. Diese wurden mittels Rasterelektronenmikroskop und Transmissionsmessgerät analysiert. Bei den Messungen an der Materialpaarungen Titandioxidschicht auf fotostrukturierbarem Glassubstrat ergaben Aufschlüsse über die Wechselwirkungen der beiden Materialien miteinander und im Bereich des primären und sekundären Kristallwachstums des FS 21-Substrates in Abhängigkeit des Prozessverlaufes.



Hirte, Kathleen;
Depostiton von Kieselglas auf optischen Fasern mittels CO2-Laser zur Erzeugung einer funktionalen Beschichtung. - 79 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

In der Arbeit wird untersucht, ob eine Deposition von Kieselglas auf optischen Fasern mit einem CO2-Laser möglich ist. Die so erzeugte Beschichtung dient zur Entsorgung/Auskopplung von unerwünschter Laserstrahlung in der Faser über einen großen Leistungsbereich, wodurch auch der Einsatz in Hochleistungs-Fasersteckern möglich ist. Nach der Beschichtung wurde der Kieselglasschmauch durch einen weiteren CO2-Laserprozess auf der Faseroberfläche verfestigt. Anschließend erfolgte eine umfangreiche Charakterisierung, dieser auch als Modenabstreifer bezeichneten Faserbeschichtung. Zunächst wurden Struktur und Zusammensetzung der Beschichtung mit einem Lichtmikroskop, einem Rasterelektronenmikroskop und einem Röntgendiffraktometer untersucht. Die materialwissenschaftlichen Untersuchungen bestätigten eine poröse Schicht aus Kieselglasschmauch mit ungleichmäßig dichter Verteilung. Über Dämpfungsmessungen und Messungen der Numerischen Apertur für verschieden lang beschichtete Fasern konnten Aussagen über die Funktion und Wirkungsweise gewonnen werden. Der dabei verwendete Laserleistungsbereich von einigen 100 mW bis über 200 W bestätigte eine erfolgreiche und uneingeschränkte Eignung auch für hohe Laserleistungen. Die abschließenden Untersuchungen zur Biege- und Zugfestigkeit lieferten unterschiedliche Ergebnisse. Während die Biegeversuche nur eine geringe Beeinträchtigung der mechanischen Festigkeit in Bezug auf eine unbeschichtete Faser zeigten, wiesen die Zugversuche eine relativ hohe Streuung auf. Hinsichtlich der mechanischen Festigkeit als auch Homogenität der Beschichtung sind weitere Untersuchungen für belastbarere Aussagen erforderlich. Schlagwörter: Modenabstreifer, Deposition von Kieselglas, CO2-Laser, Entfernen von Mantelmoden, Kieselglasschmauch



Schneider, Patrick;
Optimierung eines Messverfahrens zur Charakterisierung keramischer Extrusionsmassen. - 50 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Vorstellung von zwei Messverfahren, mit denen man Parameter bestimmen kann, die für die Fließeigenschaften einer keramischen Extrusionsmasse stehen. Dazu werden die theoretischen Grundlagen erklärt und mit Beispielen untersetzt.



Klaiber, Markus;
Untersuchung zur Verwendung von Hochtemperatursupraleitungen als Magnetfeldquelle für die Lorentzkraft-Anemometrie an Elektrolytströmungen. - 68 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Zur Bestimmung der Durchflussgeschwindigkeit wird in der Lorentzkraft-Anemometrie (LKA) die Reaktionskraft genutzt, die auf ein Magnetsystem wirkt, welches sich in der Nähe eines Kanals mit einem strömenden elektrisch leitfähigen Fluid befindet. In der vorliegenden Arbeit werden die physikalischen Zusammenhänge der LKA sowie die Grundlagen und Handhabung von Hochtemperatursupraleitern (HTSL) im flüssigen Stickstoff (LN2) Bad beschrieben. Dazu wurde ein Verfahren zum Einfrieren des Magnetfeldes kommerziell erworbener HTSL-Bulk auf YBCO Basis unter Verwendung eines vorhandenen 5-T cryogenfreiem Hochfeldmagneten (5-T CFM) erarbeitet. Für einen kommerziell erworbenen HTSL-Typ (YBCO, Hersteller: ATZ GmbH, Deutschland/Torgau) werden die Grenzen der einfrierbaren Magnetfelder bei unterschiedlichen Bulkgeometrien und eingestellten externer magnetischen Flussdichten bei 77 K präsentiert. Die magnetische Flussdichteverteilung in der Nähe der Oberfläche des HTSL-Bulks wird mit einem für die Kryotemperatur angepassten Messaufbau ermittelt, um auf Basis des Beanmodell's die eingeprägte kritische Stromdichte im HTSL-Bulk abzuschätzen. Mit Hilfe dieser modellierten Stromdichte wird die Flussdichteverteilung und damit bei konstant strömenden Elektrolyt, die auf die HTSL wirkende Lorentzkraft berechnet. Eine Vergleichssimulation mit NdFeB-Magnete der gleichen Masse zeigt letztlich das Potenzial der HTSL bei Einsatz in der LKA auf.



Grohmann, Lukas;
Oberflächenbehandlung von Glaspresslingen und Cu-/Al-Bauteilen zur Haftungsoptimierung in Glas-Metall-Durchführungen für Li-Ionen Akkumulatoren. - 132 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Aufgrund der Bestrebung von Gewichtsreduktionen und des guten, natürlichen Korrosionsschutzes, wird vorwiegend das Leichtmetall Aluminium zur Fertigung von Li- Ionen-Akkumulatorgehäusen verwendet. Dies hat zur Folge, dass an das Gehäuse anzubringende Komponenten aus demselben Material gefertigt sein müssen, um eine Verbindung mittels Verschweißen herstellen zu können. Deshalb befasst sich die vorliegende Bachelorarbeit mit der Oberflächenbehandlung von Einzelkomponenten einer neuen Art von Glas-Metall-Durchführung, die als GTAS® bzw. Glass-To-Aluminium- Seal bezeichnet wird. Hierbei handelt es sich um eine hermetisch dichte Einglasung aus Kupfer- und Aluminiumwerkstoffen, welche dazu dient, einen spannungsführenden Leiter von seiner Umgebung zu isolieren. Im Akkumulator besitzt sie die Funktion, den Elektrolyt abzuschirmen und gleichzeitig die Elektroden mit der Elektrik und Elektronik zu verbinden. Durch eine effektive und aufeinander abgestimmte Anpassung der Bauteiloberflächen soll eine Haftungsoptimierung erzielt werden, wodurch die hermetische Dichtheit der Durchführung garantiert und die mechanische Belastungsgrenze erhöht wird. Hierzu werden chemische, physikalische und thermische Behandlungsmethoden an der Materialoberflächen getestet und ausgewertet.



Weidner, Andreas;
Untersuchung des Einflusses von magnetischen Feldgradientenkräften auf die Verteilung paramagnetischer Ionen in Modellglasschmelzen bei Flussdichten B > 1 T. - 156 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2012

Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung des Einflusses magnetischer Feldgradientenkräfte auf die Verteilung paramagnetischer Ionen in Modellglasschmelzen bei Flussdichten von B > 1 T. Sie findet im Rahmen des DFG geförderten Projektes "Manipulation von Ionenverteilungen in Glasschmelzen mittels magnetischer Feldkräfte - Experiment und Simulation" (HA 2338/4-1) statt. Als Modellglas wurde eine Glasschmelze aus dem System BaO-B2 O3 -Fe2O3 mit einer Sollzusammensetzung von 40 mol-% BaO, 33 mol-% B2O3 und 23 mol-% Fe2O3 benutzt. Dazu wurden auf Basis des in der Fachliteratur bekannten Phasendiagramms die Kristallisation und ausgehend von grundlegenden Betrachtungen zum Magnetismus die darauf wirkenden Kraftdichten abgeschätzt, wobei hierfür Theorien der Festkörperphysik zu Grunde liegen. Weiterhin wurden Tiegelschmelzexperimente bei 1350&ring;C mit der vorgeschmolzenen Modellglasschmelze mit einem Rohrofen an verschiedenen Positionen in einem 5T kryogenfreien Magnetsystem der Firma Cryogenics Ltd. durchgeführt, welches ein magnetisches Gleichfeld von bis zu 5 T und die entsprechenden magnetischen Feldgradienten erzeugt. Zum Vergleich wurde ein Experiment ohne äußeren magnetischen Feldeinfluss durchgeführt. Ein weiteres Experiment wurde mit einer maximalen magnetischen Feldgradientenkraftdichte des Magnetsystems von ca. 60 N/cm3 entgegen der Schwerkraft und ein letztes mit einer magnetischen Feldgradientenkraftdichte des Magnetsystems von ca. 55 N/cm3, die entgegen der Schwerkraft wirkt, vorgenommen. Die Positionierung erfolgte axial im Magnetsystem. Aus den erstarrten Schmelzen wurden örtlich definiert Proben entnommen und daran Untersuchungen zur Dichte, den magnetischen Eigenschaften (VSM) sowie zur Phasenanalyse (XRD) und den chemischen Eigenschaften (RFA, Cerimetrie, ICP-OES) vorgenommen, um etwaige Veränderungen der Verteilung der paramagnetischen Ionen (Fe2+ und Fe3+) in der Schmelze unter der Einwirkung der magnetischen Feldgradientenkräfte zu untersuchen. Zusätzlich wurde das Erstarrungsverhalten (STA) der Schmelze untersucht. Hierbei ergaben sich bei der Bestimmung der magnetischen Eigenschaften, der Dichte sowie der Verteilung an Fe2+-Ionen Ergebnisse, die mit der Wirkung der magnetischen Feldgradientenkraft interpretiert werden können. Allerdings wirken bei der Erstarrung der Schmelze viele Einflussfaktoren, die schwer abzuschätzen und zu kontrollieren waren, sodass innerhalb dieser Arbeit nicht geklärt werden konnte, in welchem Maße die magnetische Feldgradientenkraft für die gefundenen Veränderungen verantwortlich ist und ob sie die Ionenverteilung in der Schmelze vor den Phasenbildungen verändert hat oder nur auf die in der Schmelze entstehenden ersten Kristallphasen wirkt. Ein direkter Nachweis bleibt damit Gegenstand der weiteren Forschung.



Machalett, Marie-Christin;
Sol-Gel basierte Elektrodenmaterialien für Polymer-Solarzellen. - 99 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Sol-Gel-Herstellung und Abscheidung von Niob dotierten Titandioxidschichten (Nb:TiO2) auf Substraten aus Glas, Polymer und Silizium. Schwerpunkte der Arbeit waren die Sol-Entwicklung und die Untersuchung der optischen und elektrischen Eigenschaften von Nb:TiO2 sowie der Struktur in Abhängigkeit von der anschließenden thermischen Behandlung. Für das Sol Gel Verfahren konnten verschiedene Herstellungswege aufgezeigt werden. Die Dotierkonzentration wurde bis 40 % variiert. Der Einfluss der Dotierung auf die Anatasbildung wurde bis 12 % ermittelt. Hierbei zeigte sich, dass keine unerwünschte Beeinträchtigung auftrat. Die Abscheidung aus der flüssigen Phase erfolgte mit Hilfe vier verschiedenen Methoden: Tauchen, Aufschleudern, Drucken und Rakeln. Mit allen Methoden konnten visuell geschlossene Schichten hergestellt werden, mit unterschiedlich guter Homogenität der Schichtdicke. Mit dem Gravurdruck konnten auch geometrische Objekte mit Strichbreiten im Bereich von 100 mym und mehr gedruckt werden. Dies eröffnet die Möglichkeit der materialsparenden Strukturierung ohne nachträglichen Abtrag. Über die anschließende thermische Behandlung der getauchten Schichten wurden die Kristallinität und die Transmission optimiert. Mit zunehmender Dotierung des Sols verschob sich die Kristallisationstemperatur nach oben. Dies konnte durch eine niedrige Aufheizrate 5 K/min kompensiert werden. Die Art des Ofens und dessen Atmosphäre haben einen wesentlichen Einfluss auf die Kristallphasenbildung und Transmission. Nach der Temperung im Gradientenofen bei 400 &ring;C und einer Haltezeit von 10 min konnte Anatas nachgewiesen werden. Die dotierten Schichten aus dem Gradientenofen wiesen im sichtbaren Bereich eine geringe Absorption von max. 10 % auf und besaßen eine Bandlücke von ca. 3,31 eV. Die Temperung unter Vakuum hatte einen negativen Einfluss auf die Transmission. Die AFM-Aufnahmen gaben Hinweise darauf, dass die getemperten Schichten nicht porenfrei waren. Das Gefüge war körnig, mit typischen Korndurchmessern im Bereich von 40 nm. Für dünnere Schichten kann dies durch Veränderungen des Sol-Rezeptes optimiert werden. Die Schichten erreichten keine mit der Vierpunkt Messmethode bestimmbare Leitfähigkeit. Messungen der Durchleitfähigkeit waren ebenfalls nicht aussagekräftig. Aufgeschleuderte TiO2 bzw. Nb:TiO2-Schichten konnten in den bestehenden Aufbau einer Polymer-Solarzelle integriert werden. Diese Schichten wurden mit der Heizplatte getrocknet. Die Vermessung der I-U-Kennlinie zeigt, dass eine 6 % Dotierung des Titandioxids mit Nb vorteilhaft ist.



Schuppich, Juliane;
Entspiegelung von optisch unsymmetrischen Substraten am Beispiel von "low-e"-Glas. - 52 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Entspiegelung von "low-e"-Glas. Dabei sind gewisse Spezifikationen einzuhalten. Das als Substrat verwendete "low-e"-Glas gehört zu den Wärmeschutzgläsern und ist bereits einseitig beschichtet. Die Entspiegelung dieses Substrates ist besonders lohnenswert, da es durch die vorhandene Beschichtung eine erhöhte Reflexion besitzt. Das entspiegelnde Schichtsystem wird mittels Sol-Gel-Tauchbeschichtung hergestellt. Dies stellt eine Herausforderung bei der Entwicklung des Entspiegelungsdesigns dar, da auf beiden Seiten des Substrates die gleichen Schichten aufgebracht werden, während die einseitig vorhandene Wärmeschutzschicht verschiedene Ausgangszustände schafft. Dennoch soll eine entspiegelnde Wirkung für beide Seiten erzielt werden. Das geforderte Ergebnis kann folglich nur über einen Kompromiss in der Anpassung beider Seiten erzielt werden. Zu Beginn der Arbeit wurden zunächst die verschiedenen Eigenschaften des Substratglases ermittelt. Auf dieser Grundlage wurden Simulationen erstellt und deren Ergebnisse in die Praxis übertragen, was sehr gut gelang. Das gesetzte Ziel konnte dennoch nicht in allen Belangen erfüllt werden. Es wurde gezeigt, dass durch die gewählte Vorgehensweise das Ziel der gewünschten blauen Reflexionsfarbe nicht erreicht werden kann. Die Minderung der Reflexion gelang dagegen noch über das gesetzte Ziel hinaus, zusätzlich konnten für weitere aufgetretene Probleme Lösungsansätze aufgezeigt werden.



Leidel, Michael;
Optische Bewertung der Homogenisierungswirkung von Rührmethodenals Beitrag für die Optimierung von Glasschmelztechnologien. - 54 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2012

Die vorgestellte Arbeit beschäftigt sich mit der ortsaufgelösten Bewertung von Inhomogenitäten im Auslauf eines Durchlaufmischers. Als Messgröße dient die Konzentrationsverteilung von in das Modellfluid eingebrachten Tracern, die optisch über ein 3D-Laserscanverfahren erfasst und quantitativ bewertet wird. Der den Bewertungen zugrunde gelegte Durchlaufmischer stellt das Modell eines Feederkanals dar, und kann sowohl mit einemmechanischen als auch elektromagnetischen Rührer betrieben werden. Zur Visualisierung des Mischungszustandes wird am Einlauf des Mischers eine mit Partikeln beladene Schliere eingebracht, die durch das jeweilige Rührverfahren in das Modellfluid eingerührt wird. Die Verteilung der Tracer nach den Rührvorgängen wird in einer Durchlaufküvette am Auslauf des Durchlaufmischers bestimmt. Dazu wird ein Linienlaser der Wellenlänge 660 nm schrittweise durch die Küvette verfahren und das an den Partikeln gestreute Laserlicht durch eine im rechten Winkel zur Einstrahlrichtung des Lasers angeordneten Kamera erfasst. Durch ein eigenentwickeltes Makro für das Bildverarbeitungsprogramm ImageJ werden die Partikelverteilungen in den erhaltenen Bildern der gesamten Messzelle bewertet und zur Mischgradbestimmung eingesetzt. Die Bestimmung der Homogenisierungswirkung bei unterschiedlichen Prozessparametern legt die Wirksamkeit bzw. die Grenzen des Verfahrens dar.



Harnisch, Steve;
Farbveränderungen bei der Produktion von Behälterglas in Sonderfarben. - 84 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2012

Bei Sonderfarben für Gläser, die zwischen grün und braun liegen, treten Produktionsfehler auf, deren Ursache bisher nicht geklärt werden konnte. Diese schlierenförmigen Farbstreifen beeinträchtigen nicht nur die Ästhetik, sondern auch die automatische Inspektion von Mehrwegflaschen. Die Glasfarbe oliv ist besonders anfällig gegen Störungen des Redoxgleichgewichtes beim Schmelzprozess. Neben Scherbenverunreinigungen kommen andere Ursachen wie z. B. Verschiebung des Redoxgleichgewichtes von Eisen oder ungeeignete Gemengekomponenten für diesen Fehler in Frage. Durch Analyse der Fehler aus der laufenden Produktion, vergleichende Laborschmelzen und Probenahme an zugänglichen Stellen im Feeder werden die Fehlerursache und der Fehlerort eingegrenzt. In Laborschmelzen können bekannte Einflussgrößen getrennt und in Kombination durchvariiert werden. Aus diesem Grund wird bei den durchgeführten Laborschmelzen das unterschiedliche Schmelzverhalten von Gemenge und Scherben sowie der Einfluss unterschiedlicher Rohstoffe und Atmosphären untersucht. Zur Analytik werden neben visuellen Methoden auch Transmissionsmessungen, nasschemische Bestimmung des Redoxzustandes von Eisen und Schwefel und Elektronenmikroskopie mit energiedispersiver Analyse eingesetzt. Durch die vorliegende Arbeit werden Ort und Ursachen der Entstehung der braunen Schliere in oliv gefärbten Behälterglasflaschen eingegrenzt und Vorschläge abgeleitet, die zur vollständigen Klärung des Problems beitragen.



Rehtanz, Christopher;
Funktionalisierung von Behälterglasoberflächen. - 90 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2011

Inhalt dieser Arbeit ist eine Untersuchung von verschiedenen Beschichtungen, die auf Glas aufgebracht werden. Im ersten Teil geht es um Primer, die auf Mündungen von Glascontainern aufgebracht werden, um die Haftung von Siegelfolien zu verbessern. Im zweiten Teil geht es um Sol-Gel-Beschichtungen, die das Ablaufen von Lebensmitteln verbessern sollen. Dafür wurden Sol-Gel-Schichten erzeugt, untersucht und eine Berechnung der Oberflächenenergie wurde durchgeführt. -Kalknatronglas, -Beschichtung von Objektträgern mit unterschiedlichen Sol-Gel-Schichten und anderen Beschichtungen, - Kontaktwinkelmessung, Berechnung der Oberflächenspannung der Proben, Bestimmung des Abrollwinkels von verschiedenen Flüssigkeiten/Lebensmitteln, - Recherche zu möglichen Verbesserungen der Schichten durch Plasmabehandlung.



Rudolf, Stephanie;
Einfluss magnetischer Feldgradientenkräfte auf die Verteilung paramagnetischer Ionen in wässrigen Fluiden bei Nutzung magnetischer Flussdichten B < 1 Tesla. - 42 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Thema der Beeinflussung von paramagnetischen Ionen in wässrigen Lösungen durch magnetische Feldgradientenkräfte und ist Teil des Projektes "Manipulation von Ionenverteilungen in Glasschmelzen mittels magnetischer Feldgradientenkräfte". Dieses Themengebiet besitzt großes Potential für die Werkstofftechnik; so könnten mithilfe der magnetischen Feldgradientenkraft berührungslos Eigenschaften von Gläsern, wie z.B. Brechungsindex, Farbe, usw. während des Schmelzprozesses gezielt verändert werden. Dazu sollen zunächst sogenannte "kalte" Experimente mit Modellfluiden durchgeführt werden, mit denen das Verhalten von Glasschmelzen nachgebildet werden soll. Für die Versuche der vorliegenden Arbeit wurden aufgrund ihrer relativ hohen magnetischen Suszeptibiliät Lösungen mit Eisenionen gewählt, die einem inhomogenen Magnetfeld mit einer Flussdichte von B = 50mT ausgesetzt wurden. Hierfür wurde eine Positioniervorrichtung für die Glasmesszelle entworfen und praktisch umgesetzt. Dabei wurde die Wirkung der Feldgradientenkraft auf die Eisenionen in Abhängigkeit von Konzentration der Ausgangslösung, Verweildauer der Lösung im Magnetfeld und Art des Lösungsmittels beobachtet. Die Eisenionenverteilung in der Lösung wurde mittels UV-VIS Photometrie quantitativ bestimmt. Die Ergebnisse wurden im Rahmen einer theoretischen Betrachtung bewertet.



Schambeck, Mirjam;
Bewertung der Wechselwirkungen hochfrequenter elektromagnetischer Felder mit biologischem Material anhand einer Literaturstudie. - 113 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

In den letzten Jahrzehnten hat die Nutzung drahtloser Kommunikationstechniken rapide zugenommen. Auch in der Industrie und Medizin werden die hochfrequenten elektromagnetischen Felder zunehmend angewandt. Ob diese negative Auswirkungen auf biologische Organismen haben, wird in dieser Arbeit erörtert. Dazu werden aufbauend auf technischen, biologischen, gesetzlichen und wissenschaftlichen Grundlagen aktuelle Studien und veröffentlichte Fachartikel mit Beschränkung auf die nichtthermischen Effekte im Mikrowellenbereich (300 MHz bis 300 GHz) und unter Beachtung der verwendeten Untersuchungsmethoden bis zum Jahr 2000 zurück analysiert und anhand von Bewertungskriterien hinsichtlich der Risiken für Mensch und Umwelt beurteilt. Insbesondere die Wirkung der Mobilfunknutzung auf das Krebsrisiko, das Nervensystem und die Fertilität findet dabei Beachtung. Aus der Klassifizierung der Literaturergebnisse in bewiesene, wahrscheinliche, mögliche, unwahrscheinliche und nicht bewertbare Effekte ergibt sich ein mögliches erhöhtes Risiko für Hirn- und Speicheldrüsentumore bei langzeitigem bzw. intensivem ipsilateralem Mobiltelefongebrauch. Weiterhin sind aufgrund gefundener Effekte auf die Spermienbeweglichkeit Auswirkungen auf die Fertilität denkbar. Zudem wurde mehrfach ein möglicher Hörverlust hoher Frequenzen nach langzeitiger Handynutzung aufgezeigt. Methodische Mängel und fehlende Wirkmechanismen verhindern allerdings eine kausale Interpretation. Die Risiken für Mensch und Umwelt sind angesichts der bisherigen wissenschaftlichen Erkenntnisse als gering einzuschätzen, weshalb eine Herabsetzung der Grenzwerte nicht nötig ist. Die Entwicklung von Absorbermaterialen zur Reduktion der Strahlenexposition könnte in Zukunft aber unumgänglich werden.



Gutzeit, Nam;
Herstellung von Ti4+-dotierten hexagonalen ferritischen Dünnschichten durch HF Co-Sputtern. - 75 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2011

Die Arbeit befasst sich mit der Herstellung von Ti4+-dotierten hexagonalen ferritischen Dünnschichten auf polykristallinem Aluminiumoxid-Substraten durch HF Co-Sputtern. Beschrieben wird die Herstellung eines segmentierten Targets mit der stöchiometrischen Zusammensetzung BaFe12O19. Um Ti4+-dotierte Schichten herzustellen wurde dieses mit TiO2-Streifen belegt. Der Hauptteil der Arbeit ist die Untersuchung der Struktur-Gefüge-Eigenschaften-Beziehung. Dazu werden die Ergebnisse von Untersuchungen mit XRD, REM, EDX, ICP-OES, GD-OES , VSM und Reflexionsdämpfungs-Messungen bewertet.



Machalett, Marie-Christin;
Konzeption von Strahlführungselementen für einen mikrooptischen Sensor. - 118 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich, einerseits mit der werkstofftechnologischen Optimierung der fotostrukturierbaren Gläser FS21 und Foturan und andererseits mit dem Design von Strahlführungselementen, auf Basis eines vorgegebenen Sensoraufbaus, in ein monolithischen Glasbauteils. - Die werkstofftechnologische Optimierung widmet sich der Erhöhung der IR-Strahlungsabsorption und der Erzielung eines feinkörnigen Gefüges der fotostrukturierbaren Gläser. Die Modifizierung, der einzustellenden Eigenschaften, fand über den Fotoformprozess statt. Anhand verschiedener experimenteller Methoden wurde der Einfluss der Belichtungsenergiedichte und der Temperzeit auf die einzustellenden Eigenschaften des Glases analysiert. Zum Erreichen eines feinkörnigen Gefüges wurde der Schwerpunkt auf ein einstufiges Temperregime mit einer Haltezeit bei der Keimbildungstemperatur gelegt. Dabei konnte zwischen der Transmissionsminderung der Plasmonenanregung des Silbers, der Kristallgröße und -anzahl einen Zusammenhang hergestellt werden. Aus der Erhöhung der Belichtungsenergiedichte und Temperzeit resultierende Gefügemodifizierung beeinflussen die Größe und Anzahl der Kristalle. - Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit den Konzepten zur Integration einer Blendenfunktion und Strahlführungsfunktion sowie zur Herstellung solch eines monolithischen Glasbauteils. Mit der Optiksoftware ASAP konnten zwei Konzepte von Strahlführungselementen auf Basis eines vorgegebenen mikrooptischen Sensoraufbaus erarbeitet werden. Im Zuge einer Recherche wurde ein für den Fotoformprozess geeignetes Verfahren (Variation der Maskentransmission) für die Strukturierung in die Tiefe von fotostrukturierbarem Glas ermittelt. Die für die Strukturierung notwendigen Parameter, wie Belichtungsenergiedichte, Temperzeit und Tempertemperatur wurden bereits im ersten Teil der Arbeit ermittelt. In Verbindung mit den gewonnenen Parametern und der Variation der Maskentransmission konnte ein Konzept zur Herstellung eines mikrostrukturierten Glasbauteils erstellt werden. In der Optik wird großer Wert auf die Oberflächengüte gelegt. Zur Verbesserung der Oberflächengüte wurden abschließend Feuerpolitur-Versuche durchgeführt.



Bochentin, Stefan;
Korrosionsverhalten von Dichtungssystemen auf Fahrzeugblenden. - 72 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Die vorliegende Bachelorarbeit wurde von mir in Zusammenarbeit mit der BMW AG in München durchgeführt. Die Aufgabe der Arbeit bestand darin, eine Literaturrecherche und Analyse für die Grundlagen der Korrosion für den Anwendungsfall Dichtsystem auf Fahrzeugblende darzustellen. Desweiteren musste das Konstruktionskonzept Blende / Dichtung unter Berücksichtigung verschiedener Aluminiumlegierungen / -beschichtungen und Elastomerzusammensetzungen erforscht werden. Den praktischen Teil dieser Arbeit stellte die Abprüfung der unterschiedlichen Konstruktionskonzepte und Elastomerrezepturen in Standartkorrosionstest dar. Das Ziel war eine Aussage zum Korrosionsverhalten von Blenden in Abhängigkeit von den Inhaltsstoffen der Elastomerdichtungen zu treffen.



Mayor Sánchez, César Ricardo;
Untersuchungen zur Herstellung von Bariumhexaferritpulvern mit Co2+/Ru4+ -Dotierung. - 94 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

In dieser Arbeit wurde die Herstellung von Bariumhexaferritpulvern (BHF) mit Co2+/Ru4+ -Dotierung mittels der Glaskristallisationstechnik (GKT) im ternären System BaO-B2O3-Fe2O3 durch partielle Substitution des Eisenoxids im Gemenge untersucht. Ergebnisse aus der Fachliteratur und erste Untersuchungen weisen auf ein großes Potenzial von BHF mit Co2+/Ru4+ -Dotierung für die Absorption hochfrequenter elektromagnetischer Felder hin. Jedoch sind die Ergebnisse nicht reproduzierbar. Als Ursache wurden Entmischungen in der Schmelze vermutet. Ziel der Arbeit war es, diese Entmischungen zu charakterisieren, Möglichkeiten zur homogenen Flakeherstellung aufzuzeigen und dann die Zusammenhänge zwischen Schmelz- und Kristallisationsbedingungen sowie Eigenschaften der Co2+/Ru4+ -dotierten BHF zu bestimmen. Die Untersuchung der Schmelzprozedur zur Herstellung homogener Flakes wurde mittels der Variation der Schmelzbedingungen (Parameter) in der Sekundärschmelze: Haltedauer, mechanisches Rühren und Temperatur, durchgeführt. Zur Bewertung der Einflüsse der Parameter auf die Flakes- und Pulvereigenschaften wurden DDK-Analysen an den Flakes (Bewertung der Kristallisationsprozesse), chemische Analysen der Zusammensetzung mittels ICP-OES und Cerimetrie, Dichtemessungen, röntgenografische Analysen der Kristallphasen (XRD), Rasterelektronenmikroskopie (REM) und elektromagnetische Messungen (VSM) durchgeführt. Die Röntgendiffraktogramme zeigen, dass die Flakes röntgenamorph sind. Das Kristallisationsverhalten der Flakes ist unabhängig von den realisierten Schmelzbedingungen. Flüssig-Flüssig-Entmischungen sind in den Flakes nicht vorhanden. Die ICP-OES und Cerimetrische Untersuchungen zeigen, dass die beste Homogenität in der chemischen Zusammensetzung ohne Rühren mit hoher Temperatur erricht wurde, aber der Ru-Anteil in den Flakes nur etwa 1/5 bis 1/4 des theoretischen Wertes beträgt. Nach Untersuchungen an den Flakes, konnten neue geeignete Prozessparameter für die Herstellung von homogeneren Flakechargen abgeleitet werden. Die Pulverproben weisen nur die Bariumhexaferritphase aus. Bei der Co2+/Ru4+ -Dotierung bleibt der Kristalltyp M erhalten. Mittels ICP-OES Untersuchungen wurde ermittelt, dass die Substitutionsraten der Pulver nahezu gleich sind. Das trifft auch für die Co/Ru -Verhältnisse in den Pulvern zu. Somit scheinen die unterschiedlichen Schmelzprozeduren nicht signifikant die chemische Zusammensetzung der Pulver zu beeinflussen. Nach REM Untersuchungen an den Pulvern und ICP-OES Untersuchungen an den Flakes wurde festgestellt, dass ein Kausalzusammenhang zwischen der Zusammensetzung in den Flakes und der Kristallgröße und -morphologie besteht. Die magnetischen Kennwerte der BHF waren nicht optimal. Das Verhältnis Ms/jHc ist kleiner im Vergleich zu alten Versuchen. Ursache sind die zu geringen Ru-Anteile in den Pulvern, die aus geringen Anteilen in den Flakes resultieren.



Rudloff, Madlen;
Untersuchung ausgewählter Eigenschaften von Gelen für die Kieselglasherstellung. - 125 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Erzeugung von Kieselglas über den Sol-Gel-Prozess. Die Zusammensetzung des Sols sowie die Prozessparameter beeinflussen die Eigenschaften und die Struktur des entstehenden Gels. Der Herstellungsprozess gliedert sich in fünf Teilschritte: - 1. Herstellung der Sole - entsprechend einer Versuchsmatrix wurden verschiedene Sole hergestellt - Variation der SiO2-Quellen TEOS und pyrogene Kieselsäure sowie des Ethanolgehalts - 2. Gelierung - Aufnahme von Viskositäts-Zeit-Kurven - anschließend weitere Beschreibung der Gelierkinetik mittels Penetrationsprüfung - 3. Alterung - Bestimmung von Biegefestigkeit und E-Modul mit Dreipunkt-Biege-Messung nach 24 und 168 Stunden - Entwicklung eines neuartigen Versuchsaufbaus zur Charakterisierung der Schwindung gerade entstehender Gele - Bestimmung des Langzeitverhaltens der Schwindung - 4. Trockung - überkritische Trocknung der Gele - Aufnahme von Stickstoffsorptionsisothermen ausgewählter Proben - Auswertung mit BET- und BJH-Modell, Darstellung der Porenvolumenverteilung - 5. Sinterung - Charakterisierung des Sinterverhaltens mit DTA, TG und XRD - Bewertung der Glasqualität und Schwindung - Die durchgehende Beschreibung des Synäreseverhaltens wurde erreicht, sowie funktionelle Zusammenhänge zwischen den Anteilen der Ausgangskomponenten am Sol und ausgewählten Geleigenschaften als auch ein optimaler Zeitpunkt zum Entformen komplizierter Bauteile gefunden.



Wenzel, Ute;
Feldunterstützter Ionenaustausch in Glas. - 198 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007

In dieser Arbeit wird die Modifizierung des mechanischen und optischen Verhaltens vom photostrukturierbaren Glas FS21 und vom Borosilikatglas Duran durch den Ionenaustausch in Kalium-, Natrium- und Lithiumnitratschmelzen unter Einsatz eines elektrischen Feldes untersucht. Die Eigenschaftsänderungen werden in Abhängigkeit von der Art des elektrischen Feldes, sowohl Wechsel- als auch Gleichfeld, der Prozesstemperatur und -zeit betrachtet. Dazu werden die Biegebruchfestigkeit und der Elastizitätsmodul, die Brechzahlgradienten der ionenausgetauschten Zone in der Glasoberfläche und die Lichtführungseigenschaften bestimmt. Als Grundlage der Veränderungen wird über EDX-Analyse der Konzentrationsverlauf der ausgetauschten Ionen ermittelt. Für FS21 und Duran zeigt sich, dass jeweils ein Parametersatz für den Ionenaustausch eine Steigerung der Festigkeit um 100 % bewirkt. Jedoch kann die Feldunterstützung im Vergleich zum thermischen Ionenaustausch nicht die Streuung der Festigkeitswerte minimieren. Der Ionenaustausch an FS21 in Kaliumnitratschmelze führt zu einer Brechzahlerhöhung und der in Natriumnitratschmelze zu einer Brechzahlreduzierung. - Schlüsselwörter: feldunterstützter Ionenaustausch; Glas; Nitratsalzschmelze; Festigkeit; Brechzahl



Schröpfer, Dirk;
Erprobung verfahrenstechnischer Prinzipien und Entwurf eines Hochtemperatur-Chlorinators zur Reinigung von Quarzsanden. - 69 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007

Die Qualität von Quarzglas hängt wesentlich von der Reinheit beziehungsweise von den Arten der Verunreinigungen des verwendeten Rohstoffes ab. Hauptsächlich eingesetzte Rohstoffe sind Schmelzgranulate natürlichen Ursprungs und solche, die aus künstlich gezüchteten SiO2-Autoklavenkristallen hergestellt werden. Beim Züchtungsprozess künstlicher Kristalle wird gegenüber den eingesetzten, natürlichen Kristallbrocken (z.B. LASCA) ein enormer, prinzipbedingter Reinigungseffekt erzielt. Sie zeichnen sich durch hohe Reinheit und geringe Blasigkeit im Anlieferungszustand aus. Allerdings sind diese Kristalle durch erhöhte Anteile an Alkaliionen gekennzeichnet, welche aus dem Züchtungsprozess resultieren. In Laborversuchen mit einem Hochtemperaturchlorinator konnte eine deutliche Absenkung dieser Verunreinigungen erreicht werden. Aufbauend auf diesem Prinzip sollte eine Aufgabenstellung für eine Apparatur im Produktionsmaßstab erarbeitet werden. Die Bemessung der Aufheiz- und Abkühlprozesse, sowie der Prozessführung während des Chlorinierens ermöglicht die Konzipierung einer solchen Anlage und führt letztendlich zu einer fachlich fundierten Aufgabenstellung für die Anlagenkonstruktion.



Bach, Dominik;
Optimierung der Matrixglassuspension für einen Oxidfaser/Glasmatrix-Verbundwerkstoff. - 66 S Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006

Transparenz und sprödes Bruchverhalten sind zwei grundlegende Eigenschaften von Gläsern. Bei der Verstärkung der Gläser durch schwarze Kohlenstoff- und Siliciumkarbid-Fasern geht allerdings ihre Transparenz verloren. Zur Herstellung von transparenten oder transluzenten Glasmatrix-Verbundwerkstoffen sind daher amorphe oder nanokristalline anorganische Oxidfasern Gegenstand der aktuellen Forschung. Dabei müssen die Brechzahlen und die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der anorganischen Oxidfasern mit den Werten der Matrixgläser übereinstimmen. Die Gleitschicht auf den Fasern muss transparent sein. Die Arbeit beginnt mit der Zerkleinerung kompakter Stücke des gelieferten Matrixglases und der Charakterisierung der Glaspulver. Durch Endlosfasern verstärkte Glasmatrix-Verbund"-werk"-stoffe werden durch einen Slurry-Imprägnier-Prozess hergestellt. Während die Fasern durch die Slurry gezogen werden, kommt es zur adhäsiven Aufnahme des suspendierten Glaspulvers durch die Fasern. Anschließend erfolgt die Herstellung der Prepregs und ihre Umwandlung in einen Komposit durch Heißpressen. Die Slurry besteht üblicherweise aus Glaspulver und destilliertem Wasser. Das Ziel dieser Arbeit ist die Optimierung der Slurry. Die Slurries sollen zum einen stabil sein und zum anderen soll eine gute Anlagerung des Matrixglases an die Fasern gewährleistet werden. Dazu werden zum einen die Zeitabhängigkeit des Lösungsverhaltens und der Verlauf des Zeta-Potentials von Matrixglaspulvern untersucht. Zum anderen werden die Benetzungseigenschaften der Pulver durch Kontaktwinkelmessungen charakterisiert. Abschließend wird die Adhäsionsarbeit zwischen Pulvern und Fasern in Wasser berechnet.



Dienstmaier, Jürgen;
Einfluss paramagnetischer Kraftwirkungen auf die Kristallisation in Glasschmelzen. - 94 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006

Ziel der Untersuchungen ist die Erforschung bzw. Realisierung einer zusätzlichen Möglichkeit zur maßgeschneiderten Beeinflussung der magnetischen Eigenschaften von Bariumhexaferrit (BHF) über die gezielte Einstellung von Vorordnungen mittels eines inhomogenen magnetischen Feldes, dass magnetische Inhomogenitätskräfte auf paramagnetische Ionen generiert. Diese elektromagnetische Modifizierung ist für Synthesen von Ferriten, deren Eisenionen partiell substituiert werden sollen, nutzbar. Zur Bewertung des Potentials der Inhomogenitätskräfte wird die Schmelze mit der Sollzusammensetzung (Mol-%) 40 BaO + 27 Fe2O3 + 33 B2O3, und ein spezieller Laborschmelzofen, der in dem asymmetrischen Luftspalt eines Wechselstrommagneten befindet, benutzt. Eine Schmelze ohne Magnetfeld und eine unter Einwirkung des inhomogenen Magnetfeldes aber annähernd gleichen thermischen Randbedingungen werden hergestellt und definiert abgekühlt. Aus den erstarrten Schmelzen werden Proben an ausgewählten Stellen entnommen, vorbereitet und analysiert, um anhand der Veränderungen in den Proben die Effekt des inhomogenen Magnetfeldes auf die Schmelze nachzuweisen. Komplexometrie, Potentiometrie, Röntgenbeugung (XRD), Sättigungsmagnetisierung und Koerzitivitätsfeldstärke sind die gebrauchte Messverfahren. XRD und Potentiometrie ergaben die bedeutungsvollsten Ergebnisse. Sie zeigten, dass der Anteil von Fe3+ im obersten Teil der Schmelze größer als im untersten Teil ist, und umgekehrt für Fe2+, für Schmelzen mit dem Magnetfeldeinfluss. Andere wichtige Ergebniise sind: Durch das inhomogene Magnetfeld wurde die Eisengesamtverteilung über die Schmelzhöhe nicht signifikant verändert; die Dichtedifferenzen der erstarrten Schmelzproben (nicht separiert) zwischen oben und unten werden größer, und die Dichtediffenzen der entstehenden Ferrite (separierte Proben mit Essigsäure) werden im unteren Bereich kleiner. Allerdings sind die Ergebnisse mit der Komplexometrie zur Bestimmung des Gesamteisenanteile nicht abgeschlossen zu betrachten, weil die Standardabweichungen zwischen den gemessenen Proben sich überlappen.