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Fakultätsübergreifendes Institut für Werkstofftechnik


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Publikationen

im Institut für Werkstofftechnik

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Erstellt: Wed, 22 Nov 2017 23:09:15 +0100 in 0.0212 sec


Herz, Andreas; Friák, Martin; Roßberg, Diana; Hentschel, Martin; Theska, Felix; Wang, Dong; Holec, David; Šob, Mojm&hacek;ir; Schneeweiss, Oldřich; Schaaf, Peter
Facet-controlled phase separation in supersaturated Au-Ni nanoparticles upon shape equilibration. - In: 80th Annual Meeting of the DPG and DPG-Frühjahrstagung (Spring Meeting) of the Condensed Matter Section (SKM)80th Annual Meeting of the DPG and DPG-Frühjahrstagung (Spring Meeting) of the Condensed Matter Section (SKM) : together with the Divisions Environmental Physics, Microprobes, and Working Groups Energy, Equal Opportunities, Industry and Business, Information, Physics and Disarmament, young DPG : March 6-11, 2016, University of Regensburg. - Bad Honnef : Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V / Annual Meeting of DPG ; 80 (Regensburg) : 2016.03.06-11. - Bad Honnef : Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V, (2016), MM 2.2, insges. 1 S.
Richtiger Name des 4. Verfassers: Martin Hentschel
Dimitrova, Anna; Walle, Marit; Himmerlich, Marcel; Krischok, Stefan; Ispas, Adriana; Bund, Andreas
Two air- and water- stable ionic liquids in the presence of TaF5 and NbF5 : photoelectron spectroscopy study. - In: 80th Annual Meeting of the DPG and DPG-Frühjahrstagung (Spring Meeting) of the Condensed Matter Section (SKM)80th Annual Meeting of the DPG and DPG-Frühjahrstagung (Spring Meeting) of the Condensed Matter Section (SKM) : together with the Divisions Environmental Physics, Microprobes, and Working Groups Energy, Equal Opportunities, Industry and Business, Information, Physics and Disarmament, young DPG : March 6-11, 2016, University of Regensburg. - Bad Honnef : Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V / Annual Meeting of DPG ; 80 (Regensburg) : 2016.03.06-11. - Bad Honnef : Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V, (2016), O 16.12, insges. 1 S.
Westphalen, Jasper; Junghähnel, Manuela; Rädlein, Edda
Study of the properties of sputtered ZnO:Al layers on ultra-thin glass. - In: 80th Annual Meeting of the DPG and DPG-Frühjahrstagung (Spring Meeting) of the Condensed Matter Section (SKM)80th Annual Meeting of the DPG and DPG-Frühjahrstagung (Spring Meeting) of the Condensed Matter Section (SKM) : together with the Divisions Environmental Physics, Microprobes, and Working Groups Energy, Equal Opportunities, Industry and Business, Information, Physics and Disarmament, young DPG : March 6-11, 2016, University of Regensburg. - Bad Honnef : Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V / Annual Meeting of DPG ; 80 (Regensburg) : 2016.03.06-11. - Bad Honnef : Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V, (2016), DS 16.7, insges. 1 S.
Hergert, Germann; Vogelsang, Jan; Robin, Jörg; Groß, Petra; Wang, Dong; Schaaf, Peter; Runge, Erich; Lienau, Christoph
Plasmon dynamics on nanoporous gold particles revealed by strong field photoemission. - In: 80th Annual Meeting of the DPG and DPG-Frühjahrstagung (Spring Meeting) of the Condensed Matter Section (SKM)80th Annual Meeting of the DPG and DPG-Frühjahrstagung (Spring Meeting) of the Condensed Matter Section (SKM) : together with the Divisions Environmental Physics, Microprobes, and Working Groups Energy, Equal Opportunities, Industry and Business, Information, Physics and Disarmament, young DPG : March 6-11, 2016, University of Regensburg. - Bad Honnef : Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V / Annual Meeting of DPG ; 80 (Regensburg) : 2016.03.06-11. - Bad Honnef : Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V, (2016), O 52.10, insges. 1 S.
Zinz-Jung, Sieglinde
Beitrag zum Einsatz von Permanent-Trennschichten für die Herstellung von Glasfaser verstärkten Phenolharz-Bauteilen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek. - 1 Online-Ressource (XXX, 121 Blätter, 29.29 MB)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation, 2016

Die Entformung von Glasfaser verstärkten Kunststoffen (GFK) ist ein entscheidender Schritt in der GFK-Fertigung, dessen Gelingen von der Funktion der für die Formwerkzeuge verwendeten Trennmittel abhängt. Die bislang applizierten Flüssig-Trennmittel zeigen dabei folgende Nachteile auf: sie sind lösemittelbasiert und damit umweltbelastend, aufgrund der häufigen und manuellen Applikation zeit- und kostenintensiv sowie unzuverlässig, was einen möglicherweise schädigenden Trennmittel-Übertrag auf die weiter zu bearbeitenden Bauteile betrifft. Im Rahmen dieser Arbeit sollte daher der Einsatz von am Markt verfügbaren Permanent-Trennschichten analysiert werden, mit dem Ziel, die genannten Nachteile im Sinne einer höheren Automatisierung, Kostenreduktion, Umweltverträglichkeit und letztlich Verlässlichkeit des Fertigungsprozesses zu beseitigen. Es werden die Phänomene der Adhäsion bzw. Tribologie betrachtet, die entscheidend für die Funktion eines dauerhaft wirksamen Trennmittels sind. Bei der Betrachtung der Klebe- und Ahäsionsvorgänge werden sowohl die theoretischen Grundlagen aufgezeigt als auch die Adhäsionsneigung von Werkstoffen und deren Ursachen behandelt. In gleicher Weise werden auch die tribologischen Grundlagen behandelt, wobei hier bisher in der Literatur beschriebene Erkenntnisse zu Permanenttrennmitteln einbezogen wurden. Unter Berücksichtigung dieser Grundlagen werden in drei aufeinander aufbauenden Versuchsreihen Entformungsversuche mit unterschiedlich konzipierten Permanent-Trennschichten, aufgetragen auf Aluminium-Formwerkzeuge zur Herstellung von Glasfaser verstärkten Phenolharz-Bauteilen, durchgeführt. Schließlich werden die in der Arbeit erfassten Einflüsse auf das Entformungsverhalten und deren Interaktionen modellhaft dargestellt, um die mechanistischen Vorgänge der Belastung in einer Permanenttrennschicht zu betrachten und hieraus Rückschlüsse auf ein verbessertes Leistungsverhalten derartiger Schichten zu ziehen. Weiterhin werden Empfehlungen für den Aufbau von Permanenttrennschichten und deren Monitoring im Industrie-Einsatz gegeben. In Summe lässt sich Folgendes zusammenfassen: Während die Oberflächenenergie die physikalisch-chemische Adhäsion zweier kontaktierender Werkstoffe steuert, kann es bei rauhen Oberflächen zu mechanischer Verklammerung zwischen den Kontakt-Partnern kommen. In Kombination mit dem Trennschichtaufbau (homogen, inhomogen, heterogen / einschichtig, mehrschichtig) sowie dessen thermisch-mechanischem Verhalten wird letztlich das Reibungs- bzw. Verschleißverhalten der Trennschicht begründet. Um das Entformungsverhalten von Bauteil und beschichtetem Formwerkzeug umfassend analysieren zu können, muss jedoch auch das thermisch-mechanische Verhalten von Werkzeugsubstrat und Bauteil sowie die Chemie des Bauteils berücksichtigt werden. Im Falle einer rauhen Nickel/Silikon-Trennschicht hat sich gezeigt, dass Entformungen nur möglich waren, nachdem das Aluminium-Werkzeug auf Raumtemperatur abgekühlt und es somit zu einer Relativverschiebung zwischen schrumpfendem Formwerkzeug und starrem, duroplastischem Bauteil gekommen war. Gleichzeitig wurde ein deutlicher Verschleiß der Silikon-Decklage festgestellt, welche nicht fest genug in der verschleißfesteren Nickel-Unterschicht verankert war, was das Anhaften von Harz auf der Unterschicht ermöglichte. Der direkte Vergleich zweier relativ glatter, fluorpolymerbasierter (PFA) Trennschichten ließ weiterhin erkennen, dass zwar in beiden Fällen Entformungen im heißen und damit schrumpffreien Zustand von Werkzeug und Bauteil möglich waren, sich aufgrund der unterschiedlichen Konzepte zum Trennschichtaufbau jedoch auch ein unterschiedliches Verschleißverhalten einstellte: während die einschichtige PFA-Trennschicht eher einen vereinzelten, in die Tiefe gehenden Angriff aufwies (kohäsive Energiedissipation / Kraftableitung in die Schicht bis hinab zum Aluminiumsubstrat), stellte sich bei der zweischichtigen Trennschicht, bestehend aus verschleißfester PEEK-Unterschicht und trennaktiver PFA-Decklage, eher ein breitgefächerter Verschleiß entlang der Trennschichtoberfläche ein (adhesive Energiedissipation / Kraftableitung entlang der Grenzschicht PEEK/PFA). Neben dieser verstärkten, flächigen Oberflächen-Aufrauhung führte auch eine damit einhergehende, partielle Freilegung der adhäsiven PEEK-Unterschicht zu einer verstärkten Anhaftung der Harzbauteile. In Konsequenz konnten hier weniger Entformungen als im Fall der einschichtigen PFA-Trennschicht umgesetzt werden. Die bei beiden Trennschichten erfolgte Zugabe von fein verteilten, anti-adhäsiven Glimmerpartikeln ließ keine Verbesserung des Entformungsverhaltens erkennen, wobei einzelne Partikel im Entformungsverlauf wegerodiert wurden. Mit dem Fazit, dass die Leistungsfähigkeit der aktuell am besten funktionierenden, polymerbasierten Permanent-Trennschichten eher als semi-permanent einzustufen ist, wird hinsichtlich einer optimierten Trennschicht-Konzeption Folgendes empfohlen: zunächst sollte auf mehrschichtige Systeme verzichtet und stattdessen die Konzeption einschichtiger Trennschichten bzw. die Implementierung von trennaktiven Partikeln innerhalb einer verschleißfesten / alterungsresistenten Matrix weiter verfolgt werden (z.B. Nickel / PTFE Kombination). Im Weiteren sollten sowohl die Oberflächenrauhigkeit (Verklammerungpotential) als auch die Oberflächenenergie (Benetzungsneigung) der Trennschicht möglichst gering sein. Dabei sollte die klassische Kontaktwinkelmessung zur Bestimmung der Oberflächenenergie (Prüfmedien: Wasser, Diiodomethan und Ethylenglycol) genutzt werden, um die Polarisierung der Trennschichtoberfläche zu bestimmen. Ist die Polarisierung der Trennschichtoberfläche der Polarisierung des benetzenden Mediums möglichst entgegengerichtet, so ist grundsätzlich von einer geringen, chemisch/physikalisch bedingten Interaktion der Kontaktpartner auszugehen. Für die Prognose der tatsächlich eintretenden Trennschicht-Benetzung bei variierender Oberflächenrauhigkeit sollte dann jedoch der Kontaktwinkel zwischen (mehr oder weniger rauher) Trennschichtoberfläche und konkretem Bauteil-Medium (z.B. Harz) untersucht und nach Wenzel bewertet werden. Ist die Trennschicht zudem möglichst starr, kann ein größerer Anteil der Entformungsenergie für das Anlösen der Grenzfläche zwischen Trennschicht und Bauteil verwendet werden (weniger Energiedissipation ins Trennschichtinnere bei deren Verformung). Erste Ansätze dieser Arbeit zur zerstörungsfreien Prozesskontrolle haben gezeigt, dass es durch die berührungslose Untersuchung mittels eines Laser-Scanning Mikroskopes möglich ist, den fortschreitenden Verlauf des Trennschichtzustandes im Sinne einer Fehlstellenzunahme (Kratzer, Aufrauhung, Abrieb) respektive Harzanreicherung auf Mikroskala zu verfolgen. Weitere Analysen, vor allem auf vertikalen Formwerkzeugflächen und unter Auswertung größerer Messfenster, könnten zukünftig genutzt werden, um einen Grenzwert an zulässigen Fehlstellen respektive Harzanreicherung festzulegen, so dass ein gravierendes Versagen der Trennschicht bzw. eine Zerstörung von Werkzeug und Bauteil verhindert werden können. Ebenso könnte ein weiterer Ansatz dieser Arbeit, einen Harztropfen hinsichtlich seines geometrischen Aushärtungsprofils zu analysieren, zur Vorhersage einer nachlassenden Trennaktivität herangezogen werden. Im Fall einer bereits mehrfach genutzten Trennschicht konnte an der Grenzfläche Trennschicht / Harz ein geringerer Benetzungsrückgang als im Fall einer ungenutzten Trennschicht verzeichnet und somit eine Trennschichtdegradation nachgewiesen werden.


https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00030962
Herz, Andreas
On the solid-state dewetting of Au-Ni and Au-W bilayer polycrystalline thin films and the formation of alloy micro- and nanoparticles. - Ilmenau : Universitätsbibliothek. - 1 Online-Ressource (116 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation, 2016

In den vergangenen Jahren hat sich das Entnetzen dünner Schichten (Dewetting) wegen seiner Bedeutung in der Mikroelektronik zu einem breiten Forschungsfeld entwickelt. Ein Hauptgrund für das Versagen elektronischer Bauteile auf Dünnschichtbasis ist das Entnetzen beziehungsweise thermisch induzierte Agglomerieren der betreffenden Schichtmaterialien. Das Phänomen des Entnetzens kann umgekehrt gezielt angewendet werden um maßgeschneiderte Partikel im Submikrometerbereich zu erzeugen. Dieser Präparationsweg hat sich als einfacher und kosteneffizienter Ansatz im Bereich der Nanotechnologie etabliert. Kombiniert mit anderen Techniken wie der Lithographie können dann auf einfache Art und Weise präzise Nanopartikelanordnungen realisiert werden, welche vielversprechend für verschiedenste Anwendungen sind. Das Entnetzen im festen Zustand wird, weit unterhalb der Schmelztemperatur des betreffenden Schichtmaterials, durch die Bildung von Poren (also Lücken in der Schicht, sogenannte Voids) initiiert. Das anschließende Void-Wachstum hängt dann zum Beispiel davon ab, ob eine ein- oder polykristalline Mikrostruktur vorliegt. Begleitet von Kornwachstum und Texturänderungen stellt das Entnetzen eine vielschichtige Naturerscheinung dünner Schichten dar. Solche mikrostrukturellen Veränderungen spielen beim Entnetzen von Flüssigkeiten demgegenüber keine Rolle. Die Fülle an Einflussgrößen, welche das Entnetzen im festen Zustand bestimmen, macht es ungleich schwieriger eine in sich geschlossene "Dewetting-Theorie" zu entwickeln. Das Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen war daher Gegenstand zahlreicher Arbeiten in jüngerer Vergangenheit. Nur wenig Aufmerksamkeit wurde dabei auf das Entnetzen dünner Schichten bestehend aus (metallischen) Doppel- beziehungsweise Multilagen oder auch Legierungen gerichtet. Die Motivation der vorliegenden Dissertation besteht darin, Effekte der Legierungsbildung auf das Entnetzen dünner Doppelschichten aufzuzeigen. Hierbei werden Au basierte Zweistoffsysteme herangezogen: Au-Ni und Au-W. Die Selbstanordnung solcher Schichten über das Entnetzen wird ferner benutzt um maßgeschneiderte, funktionelle Legierungspartikel zu generieren. Es wird gezeigt, dass Schichtreihenfolge, Einzelschichtdicke sowie Löslichkeit der beteiligten Komponenten die Void-Bildung und -Entwicklung maßgeblich beeinflussen. Feste Lösung und Übersättigung werden eine zentrale Rolle bei der Untersuchung der Phasenbildung in Au-Ni Partikeln spielen. Physikalische Gesetzmäßigkeiten auf der Nanoskala werden darüber hinaus zur Erklärung der beobachteten Erscheinungen herangezogen.


https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00030828
Kuriganova, Alexandra B.; Leontyeva, Daria V.; Ivanov, Svetlozar; Bund, Andreas; Smirnova, Nina V.
Electrochemical dispersion technique for preparation of hybrid MOx-C supports and Pt/MOx-C electrocatalysts for low-temperature fuel cells. - In: Journal of applied electrochemistry. - Dordrecht [u.a.] : Springer Science + Business Media B.V, ISSN 15728838, Bd. 46 (2016), 12, S. 1245-1260
Im Titel ist "x" tiefgestellt
http://dx.doi.org/10.1007/s10800-016-1006-5
El Mofid, Wassima
Synthesis and characterization of novel cathode material with improved specific capacity and safety for lithium ion batteries. - Ilmenau. - 1 Online-Ressource (xix, 121 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation, 2016

Die steigenden Anforderungen an Lithium-Ionen-Batterien mit hoher spezifischer Leistung und Energie haben zur Entwicklung von mehreren Klassen von Materialien für die positive Elektrode geführt. Darunter sind unter anderem die vielversprechenden LiNixMnyCo1-x-yO2 (NMC) Materialien. In diesem Zusammenhang ist das Thema dieser Arbeit eine umfangreichen Studie der elektrochemischen und strukturellen Eigenschaften des ursprünglichen Materials NMC (3:1:1) (LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2) und der drei neuen Materialien, die entweder durch Mono-Substitution von Co mit Al oder Fe: NMCA (LiNi0.6Mn0.2Co0.15Al0.05O2) und NMCF (LiNi0.6Mn0.2Co0.15Fe0.05O2) oder durch doppelte Substitution von Co mit Al und Fe NMCAF (LiNi0.6Mn0.2Co0.15Al0.025 Fe0.025O2) hergestellt wurden. Im ersten Schritt wurde eine Optimierung der Synthesebedingungen durchgeführt. Dazu wurden verschiedene Verfahren (z.B. Röntgenbeugung, Rasterelektronenmikroskopie) verwendet, um homogene Phasen mit gut geordneter Struktur zu erhalten. Im zweiten Schritt wurden Struktur, morphologische und elektrochemische Eigenschaften der vier Materialien untersucht. Eine detailliertere Untersuchung wurde NMCAF gewidmet. Dieses Material zeigte die besten elektrochemischen Eigenschaften im Vergleich zu den ursprünglichen und den mono-substituierten Materialien. Ziel ist es zu verstehen, was die Mechanismen hinter der Verbesserung des elektrochemischen Verhaltens des doppelsubstituierten Materials sind. Schließlich wurde der Sicherheitsaspekt von NMCAF auf Basis einer detaillierten Untersuchung der thermischen Stabilität während der Lithium-Ionen-Deinterkalation diskutiert.


https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00030642
Caba, Stefan; Koch, Michael
Modeling the viscosity development of epoxy resins during injection of the RTM process. - In: AIP conference proceedings. - Melville, NY : Inst, ISSN 15517616, Bd. 1779 (2016), S. 070002, insges. 5 S.

The development of, in particular RTM, processes for fiber reinforced composite parts is driven by cost reduction that can be achieved by shorter cycle times. The main sub processes are the injection and the curing time of the resin. Both depend directly on resin properties. During the injection phase the viscosity of the resin is a main factor for the flow rate. Additionally, the wetting of fibers and within that the void formation is influenced. The cure of the resin is the most time intensive sub process. In this paper a new model for the description of the resin viscosity development during the injection phase using the cumulative Weibull distribution function is presented. A study of the isothermal viscosity development of numerous resins has been conducted in a wide temperature range ascertaining the applicability. New possibilities for advanced resin selection and a more accurate modeling of the void formation during an injection phase of the RTM process are shown to confirm the benefit of this model.


http://dx.doi.org/10.1063/1.4965534
Düngen, Matthias; Hartung, Sascha; Koch, Michael
Energy balance analysis of the feed zone of grooved barrel single screw extruders. - In: AIP conference proceedings. - Melville, NY : Inst, ISSN 15517616, Bd. 1779 (2016), S. 030011, insges. 5 S.

The energy balance in the feed zone of grooved barrel single screw extruders is important for design and operation of such extruders. Experimental investigations with different bulk materials were undertaken to obtain further insight into the energy balance of the feed zone. The energy balance considers the enthalpy change resulting from temperature and density increase as a result of screw drive power and heat flow in the barrel. Experimental results show a decreasing solid bed temperature for decreasing residence times. In addition, with a reduced gap in the throttle with constant throughput, the pressure increases resulting into various deformation mechanisms of solid particles. The energy required for the deformation of solid particles into a solid bed elevates the specific screw drive power and heat generation. It is shown that the compression behavior of bulk materials is temperature-dependent and influences the energy balance in the feed zone.


http://dx.doi.org/10.1063/1.4965481