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Polyether and polyether/ester based TPU (thermoplastic polyurethanes) were investigated with wide-angle XRD (X-ray diffraction) and SAXS (small angle X-ray scattering). Furthermore, SAXS measurements were performed in the temperature range of 30 °C to 130 °C. Polyether based polymers exhibit only one broad diffraction signal in a region of 2 θ 15° to 25°. In case of polyurethanes with ether/ester modification, the broad diffraction signal arises with small sharp diffraction signals. SAXS measurements of polymers reveal the size and shape of the crystalline zones of the polymer. Between 30 °C and 130 °C the size of the crystalline zone changes significantly. The size decreases in most of investigated TPU. In the case of Desmopan 9365D an increase of the particle size was observed.
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.
Detection of triacetone triperoxide using temperature cycled metal-oxide semiconductor gas sensors
(2015)
In this doctoral thesis the curing process of visible light-curing (VLC) dental composites and 3D printing rapid prototyping (RP) materials are investigated with the focus on dielectric analysis (DEA). This method is able to monitor the curing of resins in an alternating electric fringe field with adjustable frequencies and is often used for cure control of composites manufacturing in the aviation and automotive industry but hardly established in dental science or RP method development. It is capable of investigating very fast initiation and primary curing processes using high frequencies in the kHz-range. The aim of the Thesis is a better understanding of the curing processes with respect to curing parameters such as resin composition, viscosity, temperature, and for light-curing composites also light intensity and irradiation depth. Due to the nature of both dental and RP systems an application of specific experimental set-up had to be designed allowing for the generation of reproducible and valid results. Subsequently, different evaluation methods were developed to characterize the curing behavior of both material types. A special focus was paid to the determination of kinetic parameters from DEA measurements. Reaction rates of the curing of the corresponding thermosets were calculated and applied to the ion viscosity curves measured by DEA to evaluate reaction kinetic parameters. For the dental composites it could be clearly shown that the initial curing rate is directly proportional to light intensity and not to its square root as proposed by many others authors. A good description of the curing behaviour of 3DP RP materials was also achieved assuming a reaction order smaller than one. This data provides the base for the kinetic modeling of polymerization and curing processes proposed within the Thesis.
Hox genes are an evolutionary highly conserved gene family. They determine the anterior-posterior body axis in bilateral organisms and influence the developmental fate of cells. Embryonic stem cells are usually devoid of any Hox gene expression, but these transcription factors are activated in varying spatial and temporal patterns defining the development of various body regions. In the adult body, Hox genes are among others responsible for driving the differentiation of tissue stem cells towards their respective lineages in order to repair and maintain the correct function of tissues and organs. Due to their involvement in the embryonic and adult body, they have been suggested to be useable for improving stem cell differentiations in vitro and in vivo. In many studies Hox genes have been found as driving factors in stem cell differentiation towards adipogenesis, in lineages involved in bone and joint formation, mainly chondrogenesis and osteogenesis, in cardiovascular lineages including endothelial and smooth muscle cell differentiations, and in neurogenesis. As life expectancy is rising, the demand for tissue reconstruction continues to increase. Stem cells have become an increasingly popular choice for creating therapies in regenerative medicine due to their self-renewal and differentiation potential. Especially mesenchymal stem cells are used more and more frequently due to their easy handling and accessibility, combined with a low tumorgenicity and little ethical concerns. This review therefore intends to summarize to date known correlations between natural Hox gene expression patterns in body tissues and during the differentiation of various stem cells towards their respective lineages with a major focus on mesenchymal stem cell differentiations. This overview shall help to understand the complex interactions of Hox genes and differentiation processes all over the body as well as in vitro for further improvement of stem cell treatments in future regenerative medicine approaches.
Ultra-fast photopolymerization of experimental composites: DEA and FT-NIRS measurement comparison
(2015)
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.
Sweet sorghum (Sorghum bicolor (L.) moench), a crop that is grown by subsistence farmers in Zimbabwe was used to extract silica gel in order to assess its possible use as a raw material for the production of silica-based products. The gel was prepared from sodium silicate extracted from sweet sorghum bagasse ash by sodium hydroxide leaching. Results show that maximum yield can be obtained at pH 5 and with 3 M sodium concentration. The silica gel prepared at optimum pH 5 had a bulk density of 0.5626 g/cm3 and anestimated porosity of 71.87%. Silica gel aged over 10 h had improved moisture adsorption properties. X-ray fluorescence (XRF) determinations show that the silica content in the ash is 40.1%. Characterization of sweet sorghum ash and silica gels produced at pH 5, 7 and 8.5 by Fourier Transform Infrared spectroscopy gave absorption bands similar to those reported by other researchers.Transmission electron micrographs show that silica prepared under optimum conditions is amorphous and consisted of irregular particles. Sweet sorghum proved to be a potential low cost raw material for the production of silica gel.
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.
It is know that mesenchymal stem cells (MSCs) actively secretemultiple biologically-active factors during their process of differentiation which gives rise to a variey of cytotypes including bone and fatcells. It is also acknowledged that the chemokines secreted throughoutMSC differentiation may play an important role in the development and growth of tumor cells, although literature data appear somewhat indeterminate due to the contradictory evidence often found.
This book chapter describes application examples of gas chromatography/mass spectrometry and pyrolysis – gas chromatography/mass spectrometry in failure analysis for the identification of chemical materials like mineral oils and nitrile rubber gaskets. Furthermore, failure cases demanding identification of polymers/copolymers in fouling on the compressor wall of a car air conditioner and identification of fouling on the surface of a bearing race from the automotive industry are demonstrated. The obtained analytical results were then used for troubleshooting and remedial action of the technological process.