Die Hauptaufgabe des Immunsystems ist der Schutz des Koerpers gegen den externen Angriff von Viren, Bakterien und sonstigen potentiellen Krankheitserregern, sowie die Vermeidung von weiteren Infektionen durch bereits erfahrene Pathogene, die durch die Errichtung eines immunologischen Gedaechtnisses vermieden werden. Zytotoxische T-Zellen sind die Protagonisten der spezifischen Immunantwort beim Bekaempfen von intrazellulaeren Infektionen. Das Proteasom spielt eine wichtige Rolle in der Produktion von antigenischen Peptiden dar, die, sobald sie von MHC-Molekurle praesentiert werden, furr die Aktivierung von T-Zellen in der Immunantwort verantwortlich sind. Diese Thesis praesentiert eine Studie, die belegt, dass die Laenge und Groesse von Fragmenten, die waehrend der Proteasomedegradation entstehen, sehr von der Groesse der Schranke abhaengt, die den Substratfluss durch das Proteasom steuert. Das hier vorgestellte Modell kann daher in der Quantifizierung des antigenischen Umsatzes und deren Praesentation von grossem Nutzen sein. Wir stellen die Vermutung an, dass die Ersetzung von konstitutivem Proteasom durch Immunoproteasom, die waehrend einer Immunantwort in antigenpraesentierenden Zellen stattfindet, das T-Zell-Repertoire stark veraendert und dabei hilft, eine schnelle und effektive Immunreaktion zu starten. Die Schlussfolgerungen dieser Dissertation sind: Die Kinetik der antigenischen Praesentation und ihre Quantifizierung sind wichtige Aspekte fuer das Verstehen der Instandhaltung und Funktionalitaet des T-Zell-Repertoires. Das Immunsystem nutzt die Kinetik des Proteasoms und den Wettbewerb um Ressourcen zwischen den T-Zellen zur Entwicklung von cleveren Strategien gegen Infektionen aus, ohne dabei auf die Produktion von teueren neuen Ressourcen zururckgreifen zu m"ussen. / The major tasks of the immune system are the protection of the body from undesired external pathogenic attack and the prevention of further and already experienced challenges, which are avoided by the establishment of immunological memory. The proteasome machinery plays a crucial role in the generation of antigenic peptides, which are responsible for the activation of T-cell during an immune response. In this PHD thesis the study of the T-cells dynamics and their homeostasis has been investigated. In particular we focused on the immunological function of the intracellular protein degradation. This thesis evidenced that the length and the amount of fragments generated by the proteasome degradation fairly depend on the size of the gates regulating the flux of substrate through the proteasome. This model captures the known characteristics of proteasomal degradation, and can therefore help to quantify MHC antigen processing and presentation. A model dealing with the dynamics of cytotoxic T-cells and the role of the antigen presentation in shaping the T-cell repertoire has been proposed. This model shows that the replacement of constitutive proteasome with the immunoproteasome re-shapes significantly the T-cell clone repertoire and helps to mount a fast and effective immune response. The last part of this thesis has been devoted to the population dynamics of cytotoxic T-cells over a long timescale. Stochastic models describing the maintenance of T-cell memory clones have been proposed. The conclusions are: the kinetics of the antigen presentation and its quantification are critical aspects for the understanding of the maintenance and the functionality of the T-cell repertoire. The Immune system takes advantage of the kinetics of proteasome and the competition for resources in the T-cell repertoire to develop a clever strategy to challenge infections without expensive production of new resources.

Die Ursache der Nachwuchsschwäche ist der Geburtenrückgang. Quantitative demografische Determinanten sind auf ideelle Merkmalsausprägungen der Bevölkerung und strukturelle Eigenschaften der Gesellschaft zurückzuführen. Die niedrige Fertilität führt als einflussreiche Kenngröße zu einem Bevölkerungsrückgang und zu altersstrukturellen Veränderungen in der Zusammensetzung der Bevölkerung, die mit weitreichenden und umfassenden gesellschaftlichen Konsequenzen einhergehen. Indem die Konsequenzen künftig insbesondere auf junge Generationen zurückwirken werden und somit zugleich die Ursachen der niedrigen Geburtenrate verstärken, entfaltet die demografische Entwicklung eine Eigendynamik. Maßnahmen zur Nachwuchssicherung treffen jedoch auf ungünstige Handlungsvoraussetzungen. Monetäre und materielle Fertilitätsanreize sind von unterschiedlicher demografischer Wirksamkeit und haben an Bedeutung verloren. Gesellschaft und Staat haben den Fokus von einer reaktionären Symptomkurierung, die eine passive Gestaltung der Konsequenzen verfolgt, auf eine aktive Ursachenbekämpfung zu richten. Es zeigt sich, dass auf der nationalen Ebene die größten Handlungspotentiale erschlossen werden können. / The reason for insufficient offspring is a decline in the birth rate. Quantitative demographic determinants can be explained by ideal characteristic values of population as well as structural properties of society. The low fertility as an influential parameter causes not only a decline in population but also age-structural changes in the composition of population, which come along with extensive social consequences. As consequences will retroact especially on young generations and therefore increasing the reasons for a low birth rate, the demographic trend unfolds its own momentum. However, measures to secure sufficient offspring encounter unfavourable conditions for action. Monetary and material incentives of fertility are of different demographic effectiveness and have lost importance. Instead of pursuing a passive arrangement of the consequences of demographic change by unprogressively treating the symptoms, society and state have to focus on fighting the causes of the decline in the birth rate actively. It turns out that the largest potential for actions can be developed at the national level.

Bei der Replikation monotoner Sequenzen tritt theoretisch ein Vorgang auf, den wir als „Basenkonkurrenz“ bezeichnen: Da sich an jeder Replikations-Stelle mehrere Basenbausteine bewerben, aber immer nur einer benötigt wird, bewerben sich die übrig gebliebenen Bausteine an den jeweils nächsten Replikations - Positionen und erlangen wegen der fortwährenden Beschleunigung durch elektrostatische Anziehung immer größere kinetische Energien. Das führt dazu, dass an einer bestimmten Stelle der replizierenden monotonen Sequenz der eine Partner der Wasserstoffbrückenbindung ein hohes Energieniveau erreicht. Es wird berechnet, dass sich dadurch kurzzeitig eine sehr hohe Bindungsenergie zwischen den beiden Partnern der Wasserstoffbrückenbindung einstellt, wodurch der in dieser kurzen Zeitspanne wirkende DNA-Reparaturmechanismus unterdrückt wird. Die Auswirkungen der hohen Basenkonkurrenz – Energien werden berechnet (hohe Bindungsenergien der Wasserstoffbrückenbindungen, Tunnelvorgänge, irreparable Mutationen). Die Folgen dieser Erscheinung sind Tumorbildung, Alterung, Veränderung der DNA – Struktur, Beeinflussung der Evolution, worauf im Einzelnen eingegangen wird. Es zeigt sich, dass die negativen Auswirkungen der Basenkonkurrenz vorwiegend bei zu niedriger Viskosität des Zellplasmas auftreten.

Die vorliegende Untersuchung hat die Folgen der Alterung von Beschäftigten auf den Arbeitsmarkt zum Gegenstand. Namentlich werden die Produktivitäts- und Lohn-, die Innovations- sowie die Mobilitätseffekte des Alters auf empirischem Weg analysiert. Der räumliche Fokus liegt dabei auch dem deutschen Arbeitsmarkt; als Datenbasis fungieren Personen- und Betriebsdaten des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung Nürnberg (IAB). Mit Blick auf die Produktivitäts- und Lohnwirkung des Alters liefert die ökonometrische Analyse von Betrieben des Verarbeitenden Gewerbes Hinweise auf einen positiven Einfluss des Anteils der mittleren Jahrgänge auf die betriebliche Produktivität. Es bestätigt sich der umgekehrt u-förmige Verlauf des Alters-Produktivitätsprofils, der auch in anderen Ländern gefunden wurde. Die Analyse der Produktivitäts-Lohn-Relation im Altersverlauf erbringt ferner deutliche Belege für ein ungleiches Muster beider Profile. Insbesondere die Altersgruppe der 41-50-Jährigen scheint im Vergleich zur Referenzgruppe der über 50-Jährigen aber auch zur Gruppe der 15-30-Jährigen deutlich unter Produktivität entlohnt zu werden. Hinsichtlich des Einflusses der Altersstruktur auf das betriebliche Innovationsverhalten erbringt die mikroökonometrische Untersuchung ebenfalls Belege für einen umgekehrt u-förmigen Verlauf – die Gruppe der Beschäftigten im Alter von ca. 40 Jahren treibt demnach den betrieblichen Innovationsprozess am stärksten. Ein weiterer Befund der Analyse betrifft die Wirkung von Altersheterogenität. Der erwartet positive Innovationseinfluss einer altersgemischten Belegschaft konnte hier nicht belegt werden. Was die Mobilitätseffekte des Alters betrifft, so besagen die Ergebnisse der Arbeit, dass das ein höheres Alter von Erwerbstätigen die – betriebliche und berufliche – Job-Mobilität dämpft. Das geschätzte Mehrgleichungsmodell macht sichtbar, dass sich der Lohn Älterer durch einen Wechsel nur vergleichsweise wenig oder überhaupt nicht verbessern lässt, mithin für die meisten Älteren keine finanziellen Mobilitätsanreize gegeben sind. Die zweite Erkenntnis der Analyse besteht darin, dass das Alter auch nach Kontrolle dieses für Ältere fehlenden Lohnanreizes immer noch signifikant negativ auf die Wechselneigung wirkt. Neben dem Beitrag zur wirtschaftswissenschaftlichen Forschung haben die Untersuchungsergebnisse auch Bedeutung für betriebliches und staatliches Handeln. Allgemein gesprochen sind beide Ebenen aufgefordert, die Herausforderungen des demographischen Wandels für die Produktivitätsentwicklung zu bewältigen. Dies ist einerseits erforderlich, um die nötigen Ressourcen für eine Gesellschaft zu generieren, in der sich ein steigender Anteil im nicht-erwerbsfähigen Alter befindet. Andererseits ist dies unerlässlich, um den wachsenden Anteil der Älteren, die noch im erwerbsfähigen Alter sind, mit echten Beschäftigungschancen auszustatten und so Erwerbstätigkeit im Kontext einer alternden Gesellschaft zu unterstützen. / The present study analyses the labour market effect of workers’ ageing. Explicitly, the impact of age on productivity and wages, on innovation as well as on mobility is explored empirically. The econometric analyses are based on firm and employment data from the Institute for Employment Research (IAB) and, thus, refer to the labour market of Germany. Regarding the productivity and wage effects of age the econometric results confirm a positive correlation between firm productivity and the share of middle-aged employees (41-50 years old) within the manufacturing sector. Hence, the results provide evidence of an inverted u-shaped age-productivity profile in this sector also found for other countries. Furthermore, age-wage and age-productivity profiles seem to follow unequal patterns. Compared to the group of the 15-30 and the 51 and above years old workers the group of middle-aged employees earn less than a productivity based wage scheme would require. In terms of age effects on innovativeness the micro-econometric analysis again reveals an inverted u-shaped profile. Workers aged around 40 years seem to act as key driver for innovation activities within firms. An additional finding concerns the impact of age diversity on innovation. The expected positive effect of a heterogeneous age structure is not confirmed by the data. With respect to labour market mobility results are in favour of a negative correlation between age and job mobility either in terms of changing professions or firms. The estimation of a multi equation model verifies that expected wages of older workers do not or only marginally increase due to job mobility, so, financial incentives to change jobs are very low. Yet, even after controlling the absent wage incentive older employees still remain more immobile than younger workers. Altogether, these results should not only be of academic interest but also informative for actors on the firm and the governmental level. Both sides are asked to cope with the challenges of demographic change. Only by maintaining productivity and innovativeness until old ages the necessary resources can be generated to preserve an economy’s prosperity even if the share of non-active population is increasing by demographic developments. Secondly, enhancing productivity is essential to ensure employability of older persons and to sustain the size of workforce even in the circumstances of an ageing economy.

Verbund- und Verbundsicherheitsgläser zeichnen sich durch ein breites Anwendungsspektrum im Bauwesen, im Automobilbau und der Photovoltaikindustrie aus. Dabei werden insbesondere an Verbundsicherheitsglas hohe Anforderungen hinsichtlich der Sicherheitseigenschaften gestellt. Diese Eigenschaften, wie Splitterbindung und Resttragfähigkeit, werden durch einen Verbund aus mindestens zwei Glasscheiben mit einem polymeren Zwischenschichtmaterial realisiert. Aktuell werden in etwa 95% aller Fälle Zwischenschichten aus Polyvinylbutyral für die Herstellung von Verbundsicherheitsglas eingesetzt, da einzig dieses Material bauaufsichtlich geregelt ist. Dabei sind aber auch verschiedene andere Materialien, wie Ethylen-Vinylacetat, thermoplastische Polyurethane oder Ionomere als Zwischenschichten einsetzbar. Aufgrund ihrer Eigenschaften erweisen sich diese für spezielle Anwendungsgebiete als besonders geeignet. Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung verschiedener polymerer Zwischenschichtmaterialien hinsichtlich ihrer Eignung für die Herstellung von Verbund- und Verbundsicherheitsgläsern, speziell im Vergleich zur Polyvinylbutyral-Folie. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf das Alterungsverhalten der Zwischenschichten gelegt, um deren Eignung auch für mehrere Jahrzehnte Standzeit, wie sie für Bauwerke zu erwarten ist, einschätzen zu können. Um das Alterungsverhalten der verschiedenen polymeren Zwischenschichtmaterialien beurteilen zu können, werden zunächst die Materialeigenschaften der verschiedenen Zwischenschichten im ungealterten Zustand an reinen Substanzprüfkörpern beziehungsweise ungealterten Verbundgläsern ermittelt. Als Alterungsszenarien werden eine Temperaturlagerung, eine Beanspruchung durch wechselnde klimatische Bedingungen, sowie eine Lagerung unter aggressiven Medien und eine Bestrahlungsprüfung zur Beurteilung der Langzeitstabilität durchgeführt. Die verschiedenen Alterungstests mit kleinformatigen Verbundglas-Prüfkörpern wirken sich dabei sowohl auf das optische Erscheinungsbild der Verbundgläser, als auch auf die Materialeigenschaften aus. Neben der Bildung von Blasen, Delaminationen oder Trübungen, führen diese Tests durch chemische Reaktionen oder physikalische Umlagerungen zur Veränderung des Steifigkeits- und Abbauverhaltens der polymeren Zwischenschichtmaterialien. Auf Grundlage der Ergebnisse der in dieser Arbeit durchgeführten Alterungstests erscheinen das untersuchte Ionomer (DuPont SentryGlas) und ein thermoplastisches Polyurethan (Huntsman Krystalflex PE399) am besten für einen dauerhaften Einsatz als Zwischenschichtmaterial für Verbund- und Verbundsicherheitsgläser als geeignet. Durch eine Anpassung der Einbausituation oder eine Beschränkung der Einsatzgebiete und der damit einhergehenden klimatischen Beanspruchungen können auch die anderen Materialien vorteilhaft eingesetzt werden. / Laminated glass and laminated safety glass are used in a wide range of applications, for example in construction, automotive and photovoltaic industry. High demands on security properties are made, especially to laminated safety glass. These properties, such as binding glass fragments in case of breakage and the residual bearing capacity, will be realized by a composite of at least two panes of glass with a polymeric interlayer material. Currently, in about 95% of all cases, interlayer of polyvinyl butyral are used for the production of laminated safety glass, because this is the only material, which is approved by the building authorities. Various other polymeric materials such as ethylene vinyl acetate, ionomers and thermoplastic polyurethanes can also be used as interlayers. Based on their properties, these materials are suitable for special applications. Subject of this thesis is the study of various polymeric interlayer materials in reference to their suitability for the production of laminated glass and laminated safety glass, especially in comparison to the polyvinyl butyral interlayer. Especially the ageing behaviour of the interlayer is investigated to estimate their suitability over the lifetime of several decades, which is expected for building structures. To evaluate the ageing behaviour, the material properties of the different polymeric interlayer materials are first determined on the pure, unaged material or unaged laminates. Different ageing scenarios are carried out to assess the longterm stability, such as a temperature storage test, a climatic stress test as well as test under aggressive media and high irradiation. These ageing tests with small-scale test specimens will affect both the appearance of the laminated glass, as well as the material properties. In addition to the formation of bubbles, delamination or haze, these tests lead to changes in stiffness and degradation behaviour of the polymeric interlayer materials by chemical reactions or physical rearrangements. Based on the results of the ageing tests in this thesis, the investigated ionomer (DuPont SentryGlas) and a thermoplastic polyurethane (Huntsman Krystalflex PE399) are best suited for a long-term use as interlayer material for laminated glass or laminated safety glass. By changing the structural design or limiting the range of applications, the other investigated materials can also show their advantages for different applications.

Die vorliegende Arbeit widmet sich der Frage, welche Bedeutung Außenwanderungen für die Entwicklung von Zahl und Zusammensetzung (insbesondere nach Alter) und deren räumliche und siedlungsstrukturspezifische Differenzierung der Bevölkerung und der Erwerbspersonen in Deutschland haben (können). Hintergrund der Auseinandersetzung mit dieser Frage ist die These, dem demographischen Wandel bzw. dessen Folgen ließe sich durch verstärkte Zuwanderungen wirkungsvoll begegnen. Mittels Modellrechnungen auf der Basis eines Kohorten-Komponenten-Modells wurden vier unterschiedliche Szenarien der räumlich differenzierten Bevölkerungs- und Erwerbspersonenentwicklung bis zum Jahr 2040 erstellt, die sich durch Höhe und zeitliche Verteilung der Außenwanderungssalden unterscheiden. In zwei der Szenarien wurden die jährlichen Außenwanderungssalden modellextern vorgegeben – in Szenario 1 in Höhe von (fast) Null, in Szenario 2 annähernd in Höhe des Durchschnittswertes der Außenwanderungssalden der letzten Jahrzehnte. In den anderen beiden Szenarien wurden die jährlichen Außenwanderungssalden anhand vorgegebener demographischer Zielgrößen modellintern errechnet: In Szenario 3 sind sie so hoch, dass die Bevölkerungszahl Deutschlands dauerhaft konstant bleibt, in Szenario 4 wird auf ein zeitliches Konstanthalten des Altenquotienten abgezielt. Für die anderen demographischen Größen, die für die Modellrechnungen relevant sind (betreffend Fertilität, Mortalität, Binnenwanderungen und Erwerbsbeteiligung), wurden Annahmen zu ihrer weiteren Entwicklung gesetzt, die – mit Blick auf ihre vergangene Entwicklung – für plausibel gehalten werden. Bezüglich Fertilität und Erwerbsbeteiligung wurden allerdings jeweils alternative Entwicklungsvarianten formuliert. Als räumliches Analyseraster dienen 242 Prognoseräume, die Cluster von Kreisen jeweils gleichen siedlungsstrukturellen Kreistyps darstellen. Als zentrales Ergebnis der Modellrechnungen ist herauszustellen, dass (zumindest bei anhaltend niedriger Fertilität deutlich unterhalb des Bestandserhaltungsniveaus) Zuwanderungen in einer Größenordnung, die als gesellschaftlich vertretbar vermutet werden kann, den demographischen Wandel auch nicht annähernd stoppen, sondern bestenfalls partiell dämpfen können. Das gilt zum einen mit Blick auf die hohen Zuwanderungszahlen, die zur Vermeidung der weiteren demographischen Alterung und des langfristigen Rückgangs der Gesamtbevölkerung nötig wären. Das gilt aber zum anderen und vor allem auch hinsichtlich der regionalen Differenzierung der künftigen Bevölkerungsentwicklung: Die demographischen Folgen der Zuwanderungen schlagen sich nicht annähernd flächendeckend in gleicher Weise nieder. Selbst bei ausgesprochen hohen Zuwanderungszahlen, die eine Konstanz oder gar einen deutlichen Anstieg der Gesamtbevölkerungszahl nach sich ziehen würden, wären zahlreiche Regionen Deutschlands von weiterhin relativ starken Bevölkerungsabnahmen (und damit auch Minderungen des Erwerbspersonenpotenzials) sowie deutlich überdurchschnittlicher demographischer Alterung gekennzeichnet. In erster Linie betrifft dies große Teile der neuen Bundesländer, insbesondere ihrer ländlichen Räume. Regionen, die in demographischer Hinsicht von Außenzuwanderungen „profitieren“ würden (im Sinne von deutlicher Abschwächung von Bevölkerungsabnahme und demographischer Alterung oder gar von Bevölkerungswachstum), sind in diesem Landesteil nur inselhaft vertreten; es sind vornehmlich größere Kernstädte und deren (hoch)verdichtetes Umland. Die demographischen Brüche nach der Wende, namentlich der starke Geburtenrückgang und die umfangreichen Abwanderungen nach Westdeutschland, zeigen hier langfristig eine hohe demographische Wirkmächtigkeit. Auch in Westdeutschland sind es in erster Linie Agglomerationsräume und Stadtregionen, deren demographische Entwicklung von Zuwanderungen relativ günstiger beeinflusst wird.

Hybride Oberflächenaktivierungen von Glasfaserrovings mittels Polymer/Zement-Kompositen ermöglichen eine komplette Durchdringung des Rovings mit Beton von der Matrix bis zu den innenliegenden Einzelfilamenten. Dies erlaubt einen deutlich verbesserten Lasteintrag in den gesamten Rovingquerschnitt bei der Verwendung als Faserverstärkung in textilbewehrten Betonen. Auf Grund von ausgeprägten Domänen hydratisierter Zementsteinphasen innerhalb des Rovings ergibt sich eine komplexe, multiskalige Verbundstruktur, die sich in ihren Eigenschaften deutlich von klassischen polymerbeschichteten Rovings unterscheidet. Wir diskutieren diesen Ansatz in Bezug auf Herstellung, nano-/mikroskopische Charakterisierung, sowie der mechanischen Eigenschaften der Probenkörper unter beschleunigten Alterungsbedingungen. Die mikroskopischen Untersuchungen mittels höchstauflösender Elektronenmikroskopie und Nanoindentation zielen darauf ab, die Grenzflächenanbindung, die veränderte Struktur in Abhängigkeit des verwendeten Polymers und der Additive sowie die Korrosionsmechanismen aufzuklären. / Hybrid surface modifications of glass fiber rovings with polymer/cement-composites allow the generation of extended cement phases within the roving and an activation of the innermost filaments to the surrounding concrete matrix. This enables enhanced load transfer across the full roving cross section when used as fibrous reinforcement in textile-reinforced concrete. Due to the presence of extended concrete domains within the roving, a complex multiscale composite structure develops, displaying distinctly different properties as compared to standard polymer impregnation routes. We discuss this approach in terms of production, nano/microscopic characterization of the concrete composites and mechanical properties of the resulting specimens under accelerated aging conditions. The microscopy studies using highest resolution electron microscopy and nanoindentation aim to elucidate the interface connection, the changes in morphology of the concrete as a function of the polymer and additives used, as well as shedding light on the corrosion mechanisms.

In der vorliegenden Arbeit wird erstmals systematisch der Einfluss von gasförmigen und festen Verunreinigungen auf das O2, Pt│YSZ- Elektrodensystem am praxisnahen Beispiel der Lambdasonde untersucht. Dazu wurden Festelektrolyt- und Elektrodenmaterialien unterschiedlicher Zusammensetzung und Morphologie den realen Abgasbedingungen nachempfundenen, chemischen und physikalischen Einflüssen ausgesetzt und in Bezug auf Langzeitstabilität, Sensitivität und Wirkmechanismen untersucht. Im Einzelnen lag der Fokus der Untersuchungen auf zwei Ausführungsformen von Elektroden, die sich vor allem durch mikro- bzw. nanoskalige Partikelgrößenverteilungen sowie der Platin/YSZ-Zusammensetzung unterschieden und als Mikro- bzw. Nano-Elektrode bezeichnet wurden. Der Einfluss von Siliciumdioxid als gezielt dem Festelektrolyten beigemischte intrinsische Vergiftung sollte in Wechselwirkung zu den extrinsischen Verunreinigungen wie Natriumionen, Wasserdampf und Phosphorpentoxid untersucht werden. Im Unterschied zu den in der Literatur betrachteten, vereinfachten Modellsystemen konnten damit erstmals Wechselwirkungen beschrieben werden, die zu einem tieferen Verständnis des realen Sensorverhaltens, vor allem der Degradation beitragen. Insbesondere ist es gelungen, ein Modell für die Sauerstoffreaktion an geschädigten Elektroden aufzustellen. Neben der bekannten elektrochemischen Reduktion von Sauerstoff spielen die Transportvorgänge an der Elektrodenoberfläche eine entscheidende Rolle, über die in der Literatur bisher nur wenig bekannt war.

Stationary electrical connections and contacts, such as power connections, are commonly applied in electric power systems used for generation, transmission and distribution of electric energy. Several different degradation mechanisms can increase the contact resistance and might therefore reduce the power connection’s lifetime. The degradation by film development as a result of chemical reactions is often considered as a reason for contact failure. In this research work, the impact of film development produced by chemical reactions, such as oxidation, on the long-term behavior of stationary electrical connections and contacts was studied with crossed rods. Analytical, numerical and experimental methods were applied. Typical material systems for electric power systems were considered in this study: Cu-ETP (CW004A) bare, silver-, nickel- or tin-coated, Al99.5 (EN AW-1050A) and AlMgSi0.5 (EN AW-6060). By applying numerical methods, the mechanical stress distribution was determined within a circular contact point. The initial contact resistance and the plastic deformed area of the considered material systems was measured in experimental tests. The film’s impact was further determined through comparative experimental studies in air (standard atmosphere) and N2 (inert gas). During the experimental tests on perpendicularly crossed rods, other degradation mechanisms such as force reduction were suppressed. The film’s impact within the formation phase was studied on copper rods in an oven at 200 °C for 1000 h. Moreover, the dependency on different environments at 90 °C (laboratory, botanical garden and outdoor) was tested for 12000 h. Additional long-term tests over 12000 h were conducted at 200 °C. The contact resistance was determined dependent on time. Furthermore, the plastic deformed area was ascertained by microscopy. It was found that the time dependent film development caused by chemical reactions such as oxidation might possibly not result in a significant degradation of stationary electrical contacts with circular contact points and a constant force. Supplementary studies were performed at 200 °C for 1000 h with perpendicularly crossed rods at low forces (3.5 N) as well as analytical assessment of radial and axial film growth on circular contact points. The measured long-term behavior of perpendicularly crossed rods was similar for low and high forces. In order to study the long-term behavior of power connections operated in areas with harsh environmental conditions, experimental field tests on bolted busbar joints were conducted in desert and tropical rainforest environments. For over two and a half years, long-term field tests investigating bolted busbar joints made of Cu-ETP, Al99.5 (EN-AW-1350A) or AlMgSi0.5 (EN AW-6060) either with or without coating (silver, tin or nickel) were conducted in Belém (Brazil), Ismailia (Egypt) and Dresden (Germany).

Im theoretischen Teil der Arbeit wird zunächst ein Überblick über die innere Struktur amorpher Spritzgußteile und die Theorie des freien Volumens gegeben. Es wird auf die Abhängigkeit der Relaxationszeiten von dem im Werkstoff vorhandenen Leerstellenvolumen (freien Volumen) bei Änderung der Temperatur, der Abkühlrate, der Alterungszeit und des Druckes sowie auf das Phänomen der Druckverdichtung eingegangen. Es wird untersucht, welche Bedeutung dem freien Volumen hinsichtlich des Deformationsverhaltens spritzgegossener amorpher Thermoplaste zukommt und inwieweit dessen Effekt bei den für die Praxis interessanten Spritzgußteilen unter Umständen durch andere Einflußgrößen wie Orientierungen und Eigenspannungen überdeckt wird. Betrachtet wird der Einfluß verschiedener Verarbeitungsparameter, der Formteildicke und der physikalischen Alterung (Zeit zwischen Verarbeitung und Prüfung der Spritzgußteile bzw. Tempern unterhalb der Glastemperatur) auf die innere Struktur des Kunststoffes und dessen Auswirkungen auf das resultierende Deformationsverhalten.