Studienabschlussarbeiten

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.

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.

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.

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.

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.