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We present herein a new class of resin formulations for stereolithography, named FlexSL, with a broad bandwidth of tunable mechanical properties. The novel polyether(meth)acrylate based material class has outstanding material characteristics in combination with the advantages of being a biocompatible (meth)acrylate based processing material. FlexSL shows very promising results in several initial biocompatibility tests. This emphasizes its non-toxic behavior in a biomedical environment, caused mainly by the (meth)acrylate based core components. A short overview of mechanical and processing properties will be given in the end. The herein presented novel FlexSL materials show a significant lower cytotoxicity in contrast to commercial applied acrylic stereolithography resins. Further biocompatibility tests according to ISO 10993 protocols are planned. On the one hand, there are technical applications for this material (e.g. flaps, tubes, hoses, cables, sealing parts, connectors and other technical rubber-like applications), and on the other hand, broad fields of potential biomedical applications in which the FlexSL materials can be beneficial are obvious. Especially these could be small series production of medical products with special flexible material requirements. In addition, the usage for individual soft hearing aid shells, intra-operative planning services and tools like intra-op cutting templates and sawing guides is very attractive. The possibility to modify the FlexSL resins also for high-resolution applications makes it possible to manufacture now very flexible micro-prototypes with outstanding material characteristics and very fine structures with a minimum resolution of 20 mym and a layer thickness of minimal 5 myrn. These resin formulations are applicable and adjustable to other stereolithographic equipment available on the market.
Asymmetric threats require powerful surveillance technology which helps to preserve the security. Security checks which focus on Improvised Explosive Devices (IED’s) or the identification of persons carrying hazardous substances are the major task of our research within the HAMLeT+ (Hazardous Material Localization and Person Tracking) project. Further on, there is a pressing need for assisting the security personnel, either civil or military, by extending the detection capabilities and to deliver efficient and reliable, real time decision support for their task to percept threats. Military camp protection with heterogeneous net-worked sensors and comprehensive sensor data fusion could be such an element. The technology developments concentrate on the integration of different sensor types (video, tracking sensors, CBRNE sensors) in order to get a better and comprehensive understanding in a defined entry area. Data fusion is used to combine kinematic data of persons (where, when) with additional attribute information of them (what) in order to identify that single person carrying the attributes and to classify the threat. The project was initiated as a Supporting Activity funded by the EU within the PASR 2006 scheme. With regards to the specific task for military camp protection it was extended and redesigned. In HAMLeT+ several chemical sensors for hydrocarbons like fuels, alcohols or solvents were used. Such chemicals are available in bigger amounts on the free market. Using them e.g. as fire accelerants they can cause a huge damage. Therefore their detection or the detection of persons carrying such substances or having contaminations on their clothes is of great interest. Sensitive devices for the detection of these analytes are e.g. metal oxide sensors [1]. Our presentation illustrates experimental data, which were gathered with the experimental system HAMLeT+ during the NATO “Defense Against Terrorism (DAT)” campaign „COMMON SHIELDS” in August and September 2008.
We introduce our Lessons Learned from the NATO CNAD PoW “Defense Against Terrorism (DAT)” campaign „COMMON SHIELD” from August and September 2008, present our data and illustrate our experience, which were gathered with the experimental system HAMLeT+ (Hazardous Material Localization and Person Tracking Plus) for military camp protection. The focus of „COMMON SHIELD” was the network-centric operation and demon-stration of innovative technologies for Intelligence, Surveillance, Reconnaissance and Target Acquisition of Terrorists (ISRTA). With regard to the specific task for military camp protection, the original demonstrator HAMLeT [1], which was initiated as a Supporting Activity funded by the EU within the PASR 2006 scheme, was extended and redesigned as HAMLeT+. In HAMLeT+ several chemical sensors for hydrocarbons like fuels, alcohols or solvents were used. The identification of persons carrying hazardous substances and the classification of those substances are the major task of our research. Further on, there is a pressing need for assistance systems for the guards, to extend the spectra of detection capabilities and to receive efficient and reliable, real time decision support for the task to percept threats, which so far could not even be realized at an entry control facility. Security assistance by means of heterogeneous net-worked sensors and comprehensive sensor data fusion could be such an element for better protection. New technological developments concentrate on the integration of different sensor types (video, tracking sensors, CRE sensors) in order to get a better and comprehensive understanding of potential threats in a defined area. Multiple sensors data fusion can be used to combine complementary types of data e.g. kinematic data of objects (where, when) with additional attribute information (what) in order to identify those objects carrying the attributes of interest and give a classification of the potential threat.
In der vorliegenden Arbeit wird ein neuartiges Verfahren zur Echtzeitüberwachung von Laserbohrprozessen vorgestellt. Die Untersuchungen werden an unterschiedlichen Materialien unter Einsatz eines passiv-gütegeschalteten Nd:YAG Lasers durchgeführt. Prozessbegleitend findet eine Aufzeichnung der akustischen Emissionen mit anschließender Analyse durch schnelle Fourier-Transformation statt. Hierdurch lassen sich der Durchbruch beim Bohren durch ein Material sowie der Materialübergang mehrschichtiger Systeme detektieren. Die akustischen Messungen werden durchAuswertung der Pulsfolge des Lasers mittels einer Fotodiode gestützt. Hierbei zeigt sich eine gute Übereinstimmung der im akustischen Spektrum dominanten Frequenz mit der jeweils im Laserburstauftretenden Pulsfrequenz. Das vorgestellte Verfahren ermöglicht eine Echtzeitüberwachung beim Laserbohren mittels kostengünstiger und einfacher Hardware. Zudem zeichnet es sich im Gegensatz zu bestehenden Verfahren durch eine hohe Robustheit gegen äußere Störeinflüsse aus, da eine frequenzbasierte Auswertung stattfindet.
Unkonventionelle Spreng- und Brandvorrichtungen sind Bedrohungen in den weltweiten Konfliktherden und werden bei terroristischen Aktivitäten verwendet. Der Schutz von Menschen und Material erfordert daher effektive Gegenmaßnahmen. Dazu gehört auch die Anforderung an Sicherheitskräfte oder militärisches Personal, unbekannte Substanzfunde mit geringem zeitlichem und logistischem Aufwand vor Ort als gefährdend oder unkritisch einzustufen. Um Explosivstoffe von nicht-explosiven Materialien zu unterscheiden, kann die bei Explosivstoffen initiierbare, stark exotherme Reaktion genutzt werden. Diese resultiert in Strahlungsemissionen sowie in lokaler Druck- und Temperaturerhöhung. Die Messung dieser Reaktionseffekte und die Anforderung an eine mobile, einfach zu bedienende und robuste Analytik werden durch ein System ermöglicht, das Proben im einstelligen mg-Bereich durch schnelles Erhitzen auf mikrostrukturierten Heizern zum chemischen Umsatz anregt. Die emittierte Strahlung wird mit Photodioden im Bereich des sichtbaren und nah-infraroten Lichts aufgenommen, ein Sensor registriert die Druckerhöhung in einer geschlossenen Versuchskammer. In einem zweiten Aufbau werden die gasförmigen Reaktionsprodukte über ein Sensorarray von vier kommerziellen Gassensoren geleitet und die Signalantworten der Halbleitergassensoren mittels Hauptkomponentenanalyse ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die schnelle thermische Aktivierung für die untersuchten primären Explosivstoffe, Treibladungspulver, sowie Trinitrotoluol (TNT) reproduzierbar erfolgt. Nicht-Explosivstoffe werden dabei im untersuchten Umfang sicher als unkritisch erkannt. Die Auswertung der Gassensorsignale liefert eine Unterscheidung von Nitrat- und Peroxid-basierten Sprengstoffen sowie von nicht-explosiven Substanzen.
Introduction: After cellulose, lignin represents the most abundant biopolymer on earth that accounts for up to 18-35 % by weight of lignocellulose biomass. Today, it is a by-product of the paper and pulping industry. Although lignin is available in huge amounts, mainly in form of so called black liquor produced via Kraft-pulping, processes for the valorization of lignin are still limited [1]. Due to its hyperbranched polyphenol-like structure, lignin gained increasing interest as biobased building block for polymer synthesis [2]. The present work is focused on extraction and purification of lignin from industrial black liquor and synthesis of lignin-based polyurethanes.
Durch Dotierung eines nematischen Flüssigkristalles mit einer chiralen Substanz wird eine helikal strukturierte Phase induziert, die in der Lage ist, einfallendes Licht wellenlängenselektiv zu reflektieren. Bei der Reaktion des Dotiermittels mit einem gasförmigen Analyten verändern sich die Ganghöhe dieser Struktur und damit die reflektierte Wellenlänge. Liegt diese im Bereich des sichtbaren Lichts, ist eine Farbänderung mit dem menschlichen Auge zu beobachten. Es ist dabei sinnvoll den Flüssigkristall z.B. in einem Polymer einzukapseln, um ihn vor mechanischen Einflüssen und Umwelteinflüssen zu schützen. Eine Möglichkeit zur Einkapselung ist das koaxiale Elektrospinnen. Vorteile sind unter anderem die Realisierung einer großen Oberfläche und einer sehr geringen Wanddicke der schützenden Schale, die die Diffusion von Gasen durch die Wand hindurch ermöglicht. Um die Funktionsfähigkeit eines solchen Sensors zu testen, wurde ein CO2-sensitiver Flüssigkristall verwendet. Dieser wurde in eine Schale aus Polyvinylpyrrolidon (PVP) versponnen und die Reaktion mit CO2 spektroskopisch analysiert.
Bisher ist nicht bekannt, in welchem Ausmaß Fremd- oder Störgerüche dazu geeignet sind, die allgemeine Leistungsfähigkeit eines Sprengstoffspürhundes einzuschränken oder sogar die Detektion eines Sprengkörpers zu verhindern. Ziel ist es zu untersuchen, inwieweit sich durch den gezielten Einsatz von Störsubstanzen die Sprengstoffdetektionsfähigkeit von Spürhunden beeinflussen lässt. Mit Detektionsfähigkeit ist hier sowohl die Wahrscheinlichkeit einer richtigen Detektion von Sprengstoffen in Gegenwart von starken Fremdgerüchen, als auch die ebenfalls zu erwartende Verringerung der Einsatzdauer (vorzeitige Erschöpfung) gemeint.
3D-Printing is an efficient method in the field of additive manufacturing. In order to optimize the properties of manufactured parts it is essential to adapt the curing behavior of the resin systems with respect to the requirements. Thus, effects of resin composition, e.g. due to different additives such as thickener and curing agents, on the curing behavior have to be known. As the resin transfers from a liquid to a solid glass the time dependent ion viscosity was measured using DEA with flat IDEX sensors. This allows for a sensitive measurement of resin changes as the ion viscosity changes two to four decades. The investigated resin systems are based on the monomers styrene and HEMA. To account for the effects of copolymerization in the calculation of the reaction kinetics it was assumed that the reaction can be considered as a homo-polymerization having a reaction order n?1. Then the measured ion viscosity curves are fitted with the solution of the reactions kinetics - the time dependent degree of conversion (DC-function) - for times exceeding the initiation phase representing the primary curing. The measured ion viscosity curves can nicely be fitted with the DC-function and the determined fit parameters distinguish distinctly between the investigated resin compositions.
Temperature Dependency of Morphological Structure of Thermoplastic Polyurethane using WAXS and SAXS
(2016)
Polyurethanes achieved an exceptional position among the most important organic polymers due to their highly specific technological application areas. Polyurethanes represent a polyaddition product of isocyanate and diols. In terms of their enormous industrial importance, the chemistry of isocyanates has been extensively studied.
Biomass in general, wood and grasses in particular represent attractive renewable sources for the fabrication of so-called building block chemicals (1). Thus, environmentally benign antimicrobial nanoparticles based on a silver-infused lignin core were recently reported underlying the high potential for valorization of lignin (2). The contribution presents specific correlations regarding the structural differences of lignins depending on both: source (wood vs. grass) and isolation procedure (Kraft vs. Organosolv). Special focus will be drawn on detailed structure deviations caused by Miscanthus genotypes (M. gigantheus, M. robustus, M. sisnensis).
Die Detektion von Explosivstoffen stellt ein zentrales Feld der zivilen Sicherheitsforschung dar. Eine besondere Herausforderung liegt hierbei in dem Nachweis verpackter Substanzen, wie es bei Unkonventionellen Spreng- und Brandvorrichtung (USBV) häufig der Fall ist. Derzeit eingesetzte Verfahren arbeiten meist mit bildgebenden Techniken, durch die sich ein Anfangsverdacht ergibt. Der tatsächliche chemische Inhalt der USBV lässt sich jedoch nicht exakt ermitteln. Eine genaue Beurteilung der Gefährdung durch solche Substanzen ist allerdings von großer Bedeutung, insbesondere wenn die Entschärfung des Objekts in bewohntem Gebiet stattfinden muss. In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren vorgestellt, das sich als Verifikationsverfahren bei bestehendem Anfangsverdacht gezielt einsetzen lässt. Hierzu wird mittels Laserbohrtechnik zunächst die äußere Hülle des zu untersuchenden Gegenstandes durchdrungen. Anschließend finden eine lasergestützte Probenahme des Inhalts sowie die Detektion unter Verwendung geeigneter Analysemöglichkeiten statt. Der Bohr- und Probenahmefortschritt wird über verschiedene spektroskopische und sensorische Verfahren begleitend überwacht. Zukünftig soll das System abstandsfähig auf Entschärfungsrobotern eingesetzt werden.
Vor Gericht werden Einsätze geruchsdifferenzierender Hunde derzeit nur unter bestimmten Voraussetzungen als Indizien-Beweis zugelassen (dokumentierter, ausreichender Ausbildungsstand des Hundes, Bestätigung der Suche durch zweiten Hund). Oft sind Leistungsgrenzen der Hunde hinsichtlich Alter der Geruchsspur, Einfluss bestimmter Witterungsbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit, etc.) auf die Detektierbarkeit menschlicher Geruchsspuren unklar und umstritten. Auch ist bis heute nicht wissenschaftlich untersucht, welche Bestandteile und Einzelsubstanzen des humanen Geruchs für die Hunde tatsächlich wahrnehmbar und wichtig zur Personensuche und -identifikation sind. Daher widmet sich ein aktuelles Promotionsprojekt im Institut für Detektionstechnologien der Erforschung dieser Fragen.
In der Regel werden für die Hundeausbildung lose Explosivstoffe im Grammbereich eingesetzt. Deren Umgang unterliegt jedoch aufgrund des Gefährdungspotenzials und aus rechtlichen Gründen sehr strikten Regeln. Diese können nur mit Schwierigkeiten mit den Erfordernissen der Hundeausbildung in Einklang gebracht werden. Der Umgang mit hoch-brisanten Zündstoffen und Selbstlaboraten (z.B. TATP und HMTD) stellt aufgrund der nochmals erhöhten Gefährlichkeit und zusätzlicher gesetzlicher Regelungen eine spezielle Herausforderung dar. Das Poster beschreibt die EMPK® (Echtstoff-Mikromengen-Prüfkörper), die eine sichere Alternative als Trainingshilfsmittel für Sprengstoffspürhunde darstellen.
Der Asiatische Laubholzbockkäfer (Anoplophora glabripennis, kurz: ALB) ist ein Bockkäfer, der 2001 seinen Weg nach Europa fand. Er ist als Quarantäneschaderreger eingestuft und muss in Europa bekämpft werden. Eine der Möglichkeiten zum Aufspüren befallener Bäume ist der Einsatz von Spürhunden. Die Einstufung des ALB als Quarantäneschädling bringt große Probleme bei der Verwendung von Trainingsmaterial mit sich. Da es sich zudem um biologisches Material handelt, das geruchchemisch Änderungen und Variationen unterworfen ist, und da die für den Hund relevanten Geruchsstoffe nicht bekannt sind, ist es häufig schwierig, geeignete und frische Geruchsträger als Trainingshilfsmittel zur Verfügung zu stellen.
Raman-microspectroscopy was used for the non-destructive characterization and differentiation of six different meat spoilage associated microorganisms, namely Brochothrix thermosphacta DSM 20171, Micrococcus luteus, Pseudomonas fluorescens DSM 4358, Escherichia coli Top10 and K12 and Pseudomonas fluorescens DSM 50090. To evaluate and classify the Raman-spectroscopic data at species and strain level an adequate preprocessing and subsequent principal component analysis was used. The same procedure was extended to an independent test data set, which could be successfully assigned to the correct bacterial species and even to the right strain. The evaluation was not only successful in differentiation of gram-positive and gram-negative bacteria but also the discrimination between the different bacterial species and strains was possible. This means that the training data set, the preprocessing method and the evaluation of the data lead to a robust principal component analysis. Even the correct assignment of unknown samples is possible. The results show that Raman-microspectroscopy in combination with an appropriate chemometric treatment can be a good tool for a rapid examination and classification of microbial cultures.
Recent approaches in scaffold engineering for bone defects feature hybrid hydrogels made of a polymeric network (retains water and provides light and porous structures) and inorganic ceramics (add mechanical strength and improve cell-adhesion). Innovative scaffold materials should also induce bone tissue formation and incorporation of stem cells (osteogenic differentiation) and/or growth factors (inducing/supporting differentiation). Recently, purinergic P2X and P2Y receptors have been found to significantly influence the osteogenic differentiation process of human mesenchymal stem cells (hMSC). (1) Aim of this work is to develop polysaccharide (PS) composites to be used as scaffolds containing complementary receptor ligands to enable guided stem cell differentiation towards bone formation.
In the context of the Franco-German research project Re(h)strain, this work focuses on a global system analysis integrating both safety and security analysis of international and/or urban railway stations. The Re(h)strain project focuses on terrorist attacks on high speed train systems and investigates prevention and mitigation measures to reduce the overall vulnerability and strengthen the system resilience. One main criterion regarding public transport issues is the number of passengers. For example, the railway station of Paris “Gare du Nord” deals with a bigger number of passengers than the biggest airport in the world (SNCF open Data 2014), the Atlanta airport, but in terms of passengers, it is only around the 23rd rank railway station in the world. Due to the enormous mass of people, this leads to the system approach of breaking out the station into several classes of zones, e.g. entrance, main hall, quays, trains, etc. All classes are analysed considering state-of-the-art parameters, like targets attractiveness, feasibility of attack, possible damage, possible mitigation and defences. Then, safety incidence of security defence is discussed in order to refine security requirement with regard to the considered zone. Finally, global requirements of security defence correlated to the corresponding class of zones are proposed.
Influence of design of extrusion blow molding (EBM) in terms of extrusion direction set-up and draw ratio as well as process conditions (mold temperature) on storage modulus of high density polyethylene EBM containers was analyzed with dynamic mechanical analysis. All three parameters - mold temperature, flow direction and draw ratio - are statistically significant and lead to relative and absolute evaluation of storage modulus. Furthermore, flow induced changes in crystallinity was analyzed by differential scanning calorimetry. Obtained data on deformation properties can be employed for more sophisticated finite element simulations with the aim to reach more sustainable extrusion blow molding production.
Untersuchungen zum Einfluss von chemischen Aktivatoren und Templaten auf die Zementhydratation
(2018)
Untersuchungen zur Hydrophobierung von Miscanthus X giganteus für den Einsatz in Dämmstoffsystemen
(2018)
Möglichkeiten und Grenzen der Baustoffanalytik und anwendungstechnische Prüfungen an Objekten
(2018)
Die Optimierung von Produktionsprozessen steht im Vordergrund jedes Produzenten, vor allem im Hinblick auf den optimalen Erntezeitpunkt. Zur Pflückreife sollen Kirschen als nicht-klimakterische Früchte eine optimale und hochwertige Fruchtqualität aufweisen, eine ausreichende Anzahl an Erntehelfern, Pflückhilfen, Transportkisten, Sortier- und Lagereinrichtungen sowie Absatzwege vorhanden sein. Aus diesem Grund entwickelten Wissenschaftler in der Vergangenheit diverse Reifeindices und Erntemodelle zur Bestimmung des optimalen Erntezeitpunkts von Früchten, erst an Äpfeln, dann für Steinobst.
The Potential of Sustainable Antimicrobial Additives for Food Packaging from Native Plants in Benin
(2019)
Synthesis of Substituted Hydroxyapatite for Application in Bone Tissue Engineering and Drug Delivery
(2019)
This work presents the development of a measuring system for the quality control of ultrapure water. The new systems combines ozonation and UV radiation for the oxidation of organic substances. The change in conductivity caused by the oxidation is furthermore correlated with the TOC of the solution.
P30 - Das Elektrospinnen von halbleitenden Zinndioxidfasern für die Detektion von Wasserstoff
(2022)
Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von dünnen keramischen Fasern als halbleitendes Sensormaterial zum Nachweis von Wasserstoff, möglichst bei Zimmertemperatur. Die elektrische Leitfähigkeit halbleitender Metalloxide ändert sich durch die Einwirkung von oxidierenden und reduzierenden Gasen auf die Oberfläche des Metalloxids. Dieser Effekt kann zur Messung der Gaskonzentration genutzt werden. Die Reaktion von Zinn(IV)-oxid mit Wasserstoff basiert auf der Reduktion des Zinn(IV)-oxids zum Zinn, wobei die Elektronen des Zinn(IV)-oxids im metallischen Zinn verbleiben und dort im nicht gebundenen Zustand zu einer Leitfähigkeitserhöhung beitragen. Die Reaktion des Wasserstoffes kann sowohl mit den Sauerstoffatomen des Oxids als auch mit adsorbierten Sauerstoffatomen an der Oxidoberfläche stattfinden.[ 6] Da die Reaktionen an der Oberfläche des Oxids stattfinden, sollten Sensoren mit einer großen Oberfläche im Vergleich zu metalloxidischen Bulkmaterialien eine höhere Empfindlichkeit aufweisen. [3] Die Verwendung von Fasern anstelle von Dünn- oder Dickschichten führt dabei zu einer besseren Sensitivität gegenüber Gasen.
Sensoren können verschiedene Aufgaben erfüllen, wie beispielsweise die Optimierung von Prozessen, die Interaktion zwischen Geräten oder die Verbesserung der zivilen Sicherheit. [1–3] Ihr Bedarf für die Industrie oder den Alltag wächst seit Jahren stetig. Besonders mobile Gassensoren sind von großem Interesse. Jedoch ist ihre Anwendung meist durch ihre integrierte Batterie begrenzt. Gassensoren ohne oder mit einem nur sehr geringen Energieverbrauch stehen daher im Interesse bei neuen Anwendungsgebieten, beispielsweise im Brandschutz oder in der Textilindustrie. [4,5] Die Sensoren könnten zum Beispiel in die Textilien einer persönlichen Schutzausrüstung eingearbeitet werden und durch einen Farbumschlag die Anwesenheit eines Gases oder die Überschreitung des Grenzwertes toxischer Substanzen anzeigen.