Ziel des Forschungsvorhabens war es, die Korrosionsbeständigkeit von gelöteten Metall-Keramik-Verbindungen gegenüber verschiedenen Medien mit geeigneten Untersuchungsmethoden zu bestimmen. Durch elektrochemische Messverfahren sind die Korrosionsvorgänge von metallischen Werkstoffen und ihren Fügeverbunden charakterisierbar. Es wird eine erhebliche Reduzierung der Prüfzeit gegenüber Prüfkammer- bzw. Realprüfungen erreicht. Die Auswertung der Untersuchungen ergab eine Korrelation zwischen Korrosionsbelastung und mechanischen Eigenschaften. Folgende Grundwerkstoffe und Aktivlote wurden für die Messungen verwendet: - Stähle: 1.0037, 1.4301, 1.4016 - Keramiken: Al2O3, ZrO2, SiC, Si3N4 - Lote: AgCu28-Basislot mit variierenden Titangehalten (Schwerpunkt Lot mit 3% Ti) Das Korrosionsverhalten der aktivgelöteten Metall-Keramik-Verbindungen wird entscheidend vom am stärksten korrosiv angegriffenen Teil der Probe bzw. des Bauteils bestimmt. Liegt ein chloridhaltiges Korrosionsmedium (3,5 % NaCl-Lösung) vor, dominiert der Metallpartner das Korrosionsverhalten. Die eingesetzten Stähle werden durch Lochfraß stark angegriffen. Dieser geht in flächigen Abtrag über und mit zunehmender anodischer Polarisation werden die Stähle regelrecht zerstört. In den Stählen enthaltene sulfidische Einschlüsse fördern den Korrosionsangriff. Dies wird besonders deutlich beim Stahl 1.4301, in dem sehr viele Mangansulfide zu finden sind. Die Korrosion der Lötnaht ist vergleichbar mit der des Stahles. Bei einem sulfathaltigen Korrosionsmedium (3,5 % Na2SO4-Lösung) wird zuerst die Lötnaht und dann der Stahl angegriffen. Dies wird neben der Lichtmikroskopie auch von den topographischen Messungen bestätigt. Im Falle der Verbindungen mit 1.4016 bewirken die Keramiken eine Verbreiterung des Passivbereiches im Vergleich zu Stahl, wenn auch bei höheren Stromdichten. Die Vorbelastung der Biegeproben durch anodische Polarisation bis 200 mV in 3,5 % NaCl-Lösung bewirkt die gleiche Schädigung wie die Exposition von 96 h im Salzsprühnebel gemäß DIN 50021 SS. Die Ergebnisse aus den Festigkeitsuntersuchungen an Verbindungen mit dem Stahl 1.4016 zeigen, dass gegenüber dem nichtkorrodierten Zustand die Festigkeit abnimmt. Dennoch erfolgt der Bruch in der Keramik und nicht in der Lötnaht. Mit der Bereitstellung von Stromdichte-Potential-Kurven steht ein Messverfahren zur schnellen und vergleichenden Bewertung von Metall-Keramik-Verbindungen hinsichtlich der Korrosionsanfälligkeit zur Verfügung. Die Schädigung der Verbindungen durch Korrosion bleibt im technisch beherrschbaren Bereich und steht somit dem Einsatz von Stahl als Verbindungspartner nicht entgegen.

The topological diversity of lithium-boron imidazolates LiB(imid)4 was studied by combining topological enumeration and ab initio DFT calculations. The structures based on zeolitic rho, gme and fau nets are shown to be stable and have high total hydrogen uptake (6.9–7.8 wt.%) comparable with that of MOF-177. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

A thin polymer bilayer film was transformed into micro- and nano-tubes using strain driven self-rolling phenomena of polystyrene (PS)/poly (4-vinyl pyridine) (P4VP) film. Polymer bilayer was produced by consecutive deposition of PS and P4VP, from toluene and chloroform solutions, respectively, by dip-coating technique. The object formation proceeds from a opening in the film made by photolithography or by mechanical scratching followed by immersion of patterned sample in dodecylbenzene sulfonic acid (DBSA) solution. DBSA forms supramolecular complexes with pyridine rings of P4VP and increases the specific volume of the polymer. Since the solution is neutral to PS layer, bilayer film develops strain due to unequal swelling of polymers in solution of DBSA and hence the film bends and scrolls in order to minimize its free energy and form tubes. The length of the tubes and the direction of rolling are determined by mechanical patterning of the film. UV-photolithography is used to fabricate patterns of polymer bilayer in order to create tube in a precise manner. The kinetics of the tube formation was studied with respect to acidity of the solution and UV dose. Rate of rolling increased with the acidity of the solution. Tube diameter and rate of rolling decreased with the increase of the UV exposure time. Films with 2-dimensional gradients of layer thicknesses were prepared to study a broad range of parameters in a single experiment. Furthermore, polymer micro-toroids and triangles were also fabricated using self-rolling approach of PS/P4VP layer. Moreover, the kinetics of toroid formation is also studied in the present work. The equilibrium dimensions of toroid are determined by the balance of the bending and the stretching energies of the film. The width of the rolled-up bilayer is larger for the films with higher values of the bending modulus and smaller values of the effective stretching modulus. Moreover, self-rolling phenomena of polymer layer was also explored as a template to fabricate metal, ceramic and metal/ceramic hybrid tube. In order to fabricate metallic and V bimetallic tube, the cross-linked polymer film is capped by metallic layer. After rolling, polymer template is removed by pyrolysis resulting in pure metal microtubes. The fabrication of silica and silica/gold hybrid tubes of high aspect ratio is also demonstrated. Polydimethylsiloxane (PDMS) is used as a precursor of the silica and it is converted into silica by pyrolysis at high temperature. Entire polymer moiety is also removed at this temperature. In order to fabricate hybrid tube of silica with gold, a thin gold layer is deposited on the polymer layer by physical vapour deposition. Self-rolling of polymer bilayers is a very convenient approach for interfacing the interior of microtubes with external electrical circuits and it can be used in particular for creating devices as micro-bubble generators exploiting electrolytic decomposition of fluids. A demonstration of microbubble generation inside the polymer tube is shown in this work. Possibility to functionalize the hidden walls of the tubes is one of the major advantages of the self-rolling approach. One can modify the surface of the film prior to rolling by magnetron sputtering of metal and upon rolling, tube and toroids with metallized inner surface could be obtained. The tube and toroids with metallic inner surface are promising for the future research as IR-frequency range resonators. Polymer and metallic microtubes fabricated by self-rolling approach may find applications in such fields as IR-waveguiding, microfluidics, enzyme bi-reaction, chemical and biochemical sensing. The silica and silica/gold hybrid tubes have potential use in optoelectronic devices and in catalytic applications.

(Re)make stone Minerals are separated and melted out of the ground at a tremendous rate. They are transformed to be everywhere in our everyday lives, in the buildings around you, in the food you eat, in the supplements and medicines you take and in the smartphone in your hand. For every mineral based artifact you see, there's an even bigger hole in the ground. I have mined the minerals from our surroundings: Manure, dyes, stainless steel, makeup, insulation, deodorant, pesticides, porcelain, preservatives, salt, anti-lump agents, concrete, silicon and more. I want to build a relationship and get to know, go from static products and materials and start mixing, burning, dissolving and merging. Let it react and become stone again.  I hope my project can contribute to a broader understanding, new questions and discussions about what the minerals we have around us once were, are and can be.

Additiv tillverkning, AM, är en teknik som utvecklas med stormsteg. Konventionella tillverkningsmetoder, som exempelvis svarvning eller formgjutning, är begränsade när det kommer till att ta fram produkter med komplexa geometrier och därför är AM ett bra komplement. Tidigare har dock andra materialegenskaper såsom brott- och sträckgräns varit något som kompenserats med inom AM. Men i den takt som AM utvecklas kan tekniken snart ersätta de flesta konventionella tillverkningsmetoderna helt. Syftet med denna rapport är att redogöra vad som är möjligt att producera med dagens AM och vad som kan förväntas i framtiden.Eftersom att komplexa former inte är ett problem med AM så går produkterna att ta fram i ett enda steg jämfört med när de tidigare blivit hopmonterade av flera mindre delar. AM i metall är något som är under snabb utveckling och i dagsläget finns det många metoder för detta, bland annat Selective Laser Sintering, Selective Laser Melting, Beam Metal Deposition, Electron Beam Melting och Binder Jetting. Metoderna använder olika typer av teknik för att skapa modeller och de har alla sina för- och nackdelar vad gäller kostnad, hållfasthet och arbetshastighet.Verktyg i alla dess former är exempel på produkter som kräver hög prestanda och lång livslängd. För att integrera de höga kraven på prestanda och möjligheterna till komplexa geometrier med AM så är det en spiralborr med invändiga kylkanaler som tas fram i denna rapport. De invändiga kylkanalerna skiftar i diameter för att optimera intaget av kylmedel samtidigt som trycket på utloppet ökar.Som tidigare nämnt finns det många metoder för AM i metall. Den metod som anses bäst lämpad för detta ändamål är Selective Laser Melting då denna metod skapar kompakta metallprodukter med hög hållfasthet. En 3D-modell av Spiralborren skapas i Solid Edge ST9 och modellen simuleras i ANSYS Workbench för att se hur kylkanalerna påverkar borren vid användning. Resultatet av simuleringen visar på att den totala deformationen blir 0,68μm och den maximalaspänningen blir 33,95MPa, båda uppstår i mitten på spiralborren. Varken totala deformationen eller spänningen i borren når alltså en kritisk gräns, och därför dras slutsatsen att detta är en konstruktion som skulle klara de krav som finns på en borr.Utvecklingen av nya metoder för AM i metall går snabbt och inom en snar framtid kommer de nya teknikerna ha så pass hög arbetshastighet och vara så pass priseffektiva att de kommer kunna ersätta de flesta konventionella tillverkningsmetoderna helt och hållet. / Additive manufacturing, AM, is a technique that is developing in an incredible pace. Conventional manufacturing methods, like lathe turning or casting for instance, are limited when it comes to creating products with complex geometries, in these cases AM is a good complement. Previously though, material characteristics like tensile strength and yield point is something that AM has been compensating with. But in the current rate of development, the AM-technique can soon replace most conventional manufacturing methods completely. The purpose of this project is to describe the possibilities in AM today and what could be expected in the future.Since complex geometries is not a problem with AM, the products can be produced in only one step compared to conventional methods where it often takes several steps to produce a product. AM with metal is something that is developing fast and there are already many different methods, for instance Selective Laser Sintering, Selective Laser Melting, Beam Metal Deposition, Electron Beam Melting and Binder Jetting. These methods use different techniques to create prototypes and they all have their pros and cons what matters cost, strength and working speed.Tools in all forms are examples of products that requires high performance and a long life-span. To integrate the requirement of high performance and the possibilities with complex geometries through AM, a twisted drill with internal cooling channels is produced in this project. The internal cooling channels are shifting in diameter to optimize the inlet of coolant and at the same time increase the outlet.As mentioned earlier there are many different methods for AM in metal. The method that is considered the best for this purpose is Selective Laser Melting since this method creates compact metal products with high strength. A 3D-model of the twisted drill was created in Solid Edge ST9 and was then analyzed in ANSYS Workbench to see the impact of the internal cooling channels during use of the drill. The results show that the total deformation is 0,68μm and maximum tension is 33,95MPa, both in the middle of the drill. Neither the total deformation or the maximum tension reaches a critical limit and therefor the drawn conclusion is that this model would reach the requirements given to a drill.The development of new methods in AM with metal is going fast and in a near future the new techniques will have increased in working speed so much and be price effective enough to replace most of the conventional manufacturing methods completely.

Our earths resources are not endless, so it is important to avoid wasting our planets natural resources. Recycling metal saves 95% more energy than producing new metal from ore, which is why it is necessary to reuse metal. Waste sorting is very important in today’s modern society as the demand for metals is increasing at a rapid rate. Landfills are overfilled, lots of energy is required to mine ore and produce metal’s, thus metals should be used sparingly and recycled. Considering all these aspects, we felt an urgent need to look into other methods to make recycling metal easier. The most common way waste sorting is done in today’s society is manually. We are trying to make it automatic to have a higher percentage of correct sorts and to make it easier and faster for consumers to sort their waste. The purpose of this project is to construct a prototype which will automatically sort metal and non-metal waste. By using an inductive proximity sensor, the prototype will be able to distinguish if the object is made of metal. Using a stepper motor, two waste bins, one for metal objects and the other for non-metal objects, will rotate depending on if the inductive proximity sensor gives a signal or not. Ultrasonic sensors were used to detect if an object was present and needed to be sorted. Two ultrasonic sensors gave an increase of 118% accuracy in comparison to using only one ultrasonic sensor. The purpose of the project is achieved, resulting in an automatic waste sorter that is user-friendly and can assist the user in daily waste sorting. However this prototype is limited to objects smaller than 65 millimeters in diameter, and in future work the prototype could be expanded. / Vår planets resurser är inte oändliga och därför är det nödvändigt att undvika slöseri av vår planets naturresurser. Att återvinna metall sparar 95% mer energi än att producera ny metall från malm, därför är det nödvändigt att återanvända metall. Avfallssortering är mycket viktigt i dagens samhälle då efterfrågan på metaller ökar i snabb takt. Deponier är överfyllda, mycket energi krävs för att bryta malm och producera metaller, därför bör metaller användas sparsamt och återvinnas. Med tanke på alla dessa aspekter kände vi ett akut behov av att undersöka andra metoder för att göra återvinning av metall enklare. Det vanligaste sättet att sortera avfall i dagens samhälle är manuellt. Vi försöker göra det automatiskt för att få en högre andel korrekta sorteringar och för att göra det enklare och snabbare för konsumenterna att sortera sitt avfall. Syftet med detta projekt är att konstruera en prototyp som automatiskt sorterar metall- och icke-metall avfall. Genom att använda en induktiv närhetssensor kan prototypen urskilja om föremålet är gjort av metall eller inte. Med hjälp av en stegmotor kommer två avfallskärl, en för metallföremål och en för icke-metallföremål, att rotera beroende på om den induktiva närhetssensorn ger en signal eller inte. Ultraljudssensorer användes för att upptäcka om ett föremål fanns i behållaren och behövde sorteras. Två ultraljudssensorer gav en ökning på 118% noggrannhet jämfört med att endast använda en ultraljudssensor. Syftet med projektet har uppnåts, vilket har resulterat i en automatisk avfallssorterare som är användarvänlig och kan hjälpa användaren i dens dagliga sopsortering. Denna prototyp är dock begränsad till föremål som är mindre än 65 millimeter i diameter, och i framtida arbeten kan prototypen utökas.

Fe und Cu wurden als Schlüsselspezies für die Betrachtung von Oberflächenkontamination in der Prozessierung von c-Si-Solarzellen identifiziert. Studien mit gezielt aufgebrachten Metallkonzentrationen vor verschiedenen Passivierungs- und Diffusionsprozessschritten ergaben relativ hohe kritische Werte für Cu, außer bei thermischer Oxidation. Niedrige Werte wurden für beide Elemente vor Hochtemperaturschritten im n-Typ-Hocheffizienzprozess beobachtet, wobei sich die B-Diffusion als etwas weniger empfindlich darstellte. Temporäre Gettereffekte für Fe (in p-Typ-Si) und Cu (in n-Typ-Si) wurden beobachtet. Es zeigte sich, dass As-Cut-Wafer, unabhängig von der Sägeart (SiC-slurry oder Diamantdraht) sehr hohe Metallverunreinigungen (im Bereich 1*1011 – 5*1014 cm-2) in den Prozess einbringen. Das alkalische Ätzen verringert diese Menge kaum, was hohe Anforderungen an die anschließende Reinigung ergibt. Die Optimierung von HF/O3-Reinigungslösung für diese Flächen ergab beste Reinigungsergebnisse bei niedrigen HF-Konzentrationen, abhängig vom alkalischen Ätzschritt und anschließendem HCl/HF-Dip.

A new tool (Infrasorb-12) for the screening of porosity is described, identifying high surface area materials in a very short time with high accuracy. Further, an example for the application of the tool in the discovery of new cobalt-based metal–organic frameworks is given. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

A modular approach for the synthesis of highly ordered porous and chiral auxiliary (Evans auxiliary) decorated metal–organic frameworks is developed. Our synthesis strategy, which uses known porous structures as model materials for incorporation of chirality via linker modification, can provide access to a wide range of porous materials suitable for enantioselective separation and catalysis. Chiral analogues of UMCM-1 have been synthesized and investigated for the enantioseparation of chiral compounds in the liquid phase and first promising results are reported. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

A highly porous metal–organic framework Cu2(BBCDC) (BBCDC = 9,9′-([1,1′-[b with combining low line]iphenyl]-4,4′-diyl)[b with combining low line]is(9H-[c with combining low line]arbazole-3,6-[d with combining low line]i[c with combining low line]arboxylate) (DUT-49) with a specific surface area of 5476 m2 g−1, a pore volume of 2.91 cm3 g−1, a H2 excess uptake of 80 mg g−1 (77 K, 50 bar), a CO2 excess uptake of 2.01 g g−1 (298 K, 50 bar) and an exceptionally high excess methane storage capacity of 308 mg g−1 (298 K, 110 bar) was obtained using an extended tetratopic linker. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.