Universiẗat, Diss., 2003--München.

Techn. Hochsch., Diss., 2002--Aachen.

Universiẗat, Diss., 2004--Jena.

The purpouse of the master's thesis is study problematic of focused ion beams and their material influence. In this thesis are described interactions in the sample after impact of ion beam, use and applications of FIB systems. Second part of thesis are simulations of ion influence on different kinds of materials by the help of SRIM program.

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Fem metoder har använts för att modifiera barrvedslignin med syftet att öka reaktiviteten av ligninet mot epoxidgrupper. Ligninprover analyserades med NMR och FTIR medan reaktivitet var mätt genom reometri. Metoder som ökade mängden karboxylsyragrupper på ligninet minskade ligninets reaktivitet. Modifikation av lignin med resorcinol minskade reaktiviteten medan modifikation med fenol ökade reaktivitet mot epoxidgrupper. / Five different methods were used to modify softwood kraft lignin with the goal of increasing the reactivity of lignin towards epoxide groups. Lignin samples were characterized with NMR and FTIR while reactivity was measured through rheometry. Methods that increased carboxylic acid content in lignin decreased reactivity. Lignin modification with resorcinol decreased reactivity while lignin modified with phenol increased reactivity.

Histone post-translational modifications (PTMs), as the histone code assumes, are related with regulation of gene transcription, an important mechanism of cells in the differentiation process. Many PTMs are simultaneously present in histone proteins, and changes in the PTM stoichiometric ratios can have several effects, like changes in the chromatin structure leading to a transcriptionally active or repressive state. Significant progresses were made to map variations of histone PTMs by mass spectrometry (MS), and although many protocols were developed there are still some drawbacks. Incomplete and side reactions were identified, which can directly affect the quantification of histone PTMs, because both (incomplete and side reactions) can be misinterpreted as endogenous histone post translational modifications. Therefore, a protocol for derivatization of histones with no noticeable undesired reactions (<10%) was required. In this thesis a new chemical modification methodology is presented, which allows the improvement of sequence coverage by acylation with propionic anhydride of lysine residues and N-terminal (free ε- and α- amino groups) and trypsin digestion. more than 95% of complete reaction was achieved with the new derivatization methodology. This strategy (chemical derivatization of histones), in combination with bottom-up MS approach, allows the quantification of lysine methylation (Kme) and acetylation (Kac) in histones from Saccharomyces cerevisiae (S.cerevisiae), mouse embryonic stem cells (mESCs) and human cell lines. The results showed histone H3 PTM pattern as the most variable profile regarding histone Kme and Kac across the three different organisms and experimental conditions. Therefore, it was concluded that quantification of H3 PTM pattern can be used to examine changes in chromatin states when cells are subjected to any kind of perturbation.

Wood is a natural and renewable resource and, moreover, a most decorative and beautiful material. Most valuable logs are used for veneer production for optimum exploitation and utilization. Attractive wood veneers adorn any surface and is primarily used for furniture, yacht and automotive interior works. However, such application of wood veneer is limited to rather simply shaped carrier components due to the veneer’s mechanical restrictions. Previously, several approaches have been discussed to flexibilize wood allowing a greater deformation, but none approach has been entirely satisfactory. On that score, another veneer modification process has been suggested comprising a furfuryl alcohol impregnation to plasticize the wood veneer realizing enhanced veneer flexibility and mouldability (Pfriem and Buchelt 2011b). In the presence of a suitable initiator and promoted by elevated temperatures, furfuryl alcohol forms a very hard, insoluble polymer inside the wood cell walls. If polymerization is initiated as the impregnated veneer is moulded, the polymer is assumed to fix the gained shape. This thesis summarizes experimental work investigating the effect of furfuryl alcohol modification on maple veneer plasticization, shape fixation, and shape stability and the impact of various process parameters on material characteristics. Veneer samples impregnated with furfuryl alcohol exhibited an increased cell wall swelling, were notably softer than dry reference veneer, and showed an enhanced mouldability comparable to water impregnated veneer samples. Each characteristic is indicative for an increased plasticization. DSC studies were carried out to assess the influence of various initiator contents and ethanol dilutions of the impregnation liquid on the curing reactions and the retained polymer yield. Thereby, high initiator contents promoted a more rapid curing at lower temperatures with higher polymer yields, whereas higher dilution shifted the curing towards higher temperatures and possibly retard the curing resulting in lower polymer yields. The furfuryl alcohol polymer retaining inside the cell walls was proved to fix the achieved shape of veneer providing moreover enhanced shape stability at elevated temperatures and increasing moisture compared to unmodified reference veneer samples. According to these findings, furfuryl alcohol modification can be used for wood veneer plasticization and improved mouldability, shape fixation, and stabilization. However, material properties vary notably with changing process parameters. / Holz ist nicht nur eine natürlicher und nachwachsender Rohstoff, sondern vielmehr auch ein sehr dekoratives und schönes Material. Die wertvollsten Baumstämme werden daher häufig zur Furnierproduktion genutzt, um diese raren Stämme bestmöglich auszunutzen und zu verwerten. Besonders schöne Furniere schmücken jegliche Oberfläche und werden vorallem in der Möbelindustrie, sowie beim Yacht- und Autoinnenausbau verwendet. Jedoch ist die Anwendung aufgrund mechanischer Restriktionen auf eher einfach geformte Oberflächen und Trägerteile begrenzt. In der Vergangenheit wurden unterschiedliche Methoden entwickelt, um den Einsatzbereich von Furnieren durch eine erhöhte Flexibilität und Verformbarkeit auszuweiten, jedoch ist keiner dieser Prozesse in allen Aspekten zufriedenstellend. Aus diesem Grund wurde von Pfriem und Buchelt (2011b) eine neue Methode vorgeschlagen. Hierbei sollen Furniere mit Furfurylalkohol imprägniert werden, um einerseits die Furniere zu plastifizieren und eine erhöhte Flexibilität und Umformbarkeit zu ermöglichen. Andererseits härtet Furfurylalkohol in Gegenwart eines geeigneten Initiators und durch erhöhte Temperaturen begünstigt aus und bildet in den Zellwänden ein hartes, weitestgehend unlösliches Polymer aus. Hierbei wird angestrebt, die Polymerisation zu initiieren, wenn das imprägnierte Furnier bereits umgeformt ist, so dass das entstehende Polymer das Furnier im umgeformten Zustand fixiert. Die vorliegende Dissertation fasst die erzielten Ergebnisse von Experimenten zusammen, die durchgeführt wurden, um die plastifizierende Wirkung von Furfurylalkohol auf Ahornfurniere sowie die formfixierende und stabilisierende Eigenschaft des ausgehärteten Polymers zu untersuchen und den Einfluss unterschiedlicher Prozessparameter auf erzielte Materialeigenschaften zu bestimmen. Es konnte nachgewiesen werden, dass durch die Imprägnierung mit Furfurylalkohol ein Quellen der Zellwände verursacht wird und dass die getränkten Proben deutlich weicher sind als die Referenzproben und eine erhöhte Umformung aufwiesen. Diese erzielten Änderungen weisen auf eine deutliche Plastifizierung der Holzsubstanz hin. DSC-Analysen von Furnieren, die mit unterschiedlich zusammengesetzten Imprägnierflüssigkeiten auf Basis von Furfurylalkohol imprägniert wurden, belegen den Einfluss unterschiedlicher Initiatoranteile und Verdünnungen mit Ethanol auf die Polymerisation. Während höhere Anteile an Initiator eine rasche Reaktion bei niedrigeren Temperaturen und einen hohen Beladungsgrad hervorrufen, bewirken starke Verdünnungen des Furfurylalkohols mit Ethanol eine Verzögerung der Polymerisation und eine Verschiebung dieser zu höheren Temperaturen bei gleichzeitigen vergleichsweise geringen Beladungsgraden. Mit weiteren Versuchen konnte bestätigt werden, dass das Polymer des Furfurylalkohols in den Zellwänden die erzielte Umformung der Furniere fixiert und auch bei höheren Temperaturen und Luftfeuchten eine erhöhte Formstabilität bewirkt. Die Versuche haben gezeigt, dass Furfurylalkohol zur Plastifizierung und verbesserten Umformbarkeit von Furnieren sowie zu deren Formfixierung und Formstabilisierung genutzt werden kann, allerdings variieren die Materialeigenschaften mit unterschiedlichen Prozessparametern insbesondere mit unterschiedlichen Initiatoranteilen in der Imprägnierflüssigkeit.

Wood is a natural and renewable resource and, moreover, a most decorative and beautiful material. Most valuable logs are used for veneer production for optimum exploitation and utilization. Attractive wood veneers adorn any surface and is primarily used for furniture, yacht and automotive interior works. However, such application of wood veneer is limited to rather simply shaped carrier components due to the veneer’s mechanical restrictions. Previously, several approaches have been discussed to flexibilize wood allowing a greater deformation, but none approach has been entirely satisfactory. On that score, another veneer modification process has been suggested comprising a furfuryl alcohol impregnation to plasticize the wood veneer realizing enhanced veneer flexibility and mouldability (Pfriem and Buchelt 2011b). In the presence of a suitable initiator and promoted by elevated temperatures, furfuryl alcohol forms a very hard, insoluble polymer inside the wood cell walls. If polymerization is initiated as the impregnated veneer is moulded, the polymer is assumed to fix the gained shape. This thesis summarizes experimental work investigating the effect of furfuryl alcohol modification on maple veneer plasticization, shape fixation, and shape stability and the impact of various process parameters on material characteristics. Veneer samples impregnated with furfuryl alcohol exhibited an increased cell wall swelling, were notably softer than dry reference veneer, and showed an enhanced mouldability comparable to water impregnated veneer samples. Each characteristic is indicative for an increased plasticization. DSC studies were carried out to assess the influence of various initiator contents and ethanol dilutions of the impregnation liquid on the curing reactions and the retained polymer yield. Thereby, high initiator contents promoted a more rapid curing at lower temperatures with higher polymer yields, whereas higher dilution shifted the curing towards higher temperatures and possibly retard the curing resulting in lower polymer yields. The furfuryl alcohol polymer retaining inside the cell walls was proved to fix the achieved shape of veneer providing moreover enhanced shape stability at elevated temperatures and increasing moisture compared to unmodified reference veneer samples. According to these findings, furfuryl alcohol modification can be used for wood veneer plasticization and improved mouldability, shape fixation, and stabilization. However, material properties vary notably with changing process parameters. / Holz ist nicht nur eine natürlicher und nachwachsender Rohstoff, sondern vielmehr auch ein sehr dekoratives und schönes Material. Die wertvollsten Baumstämme werden daher häufig zur Furnierproduktion genutzt, um diese raren Stämme bestmöglich auszunutzen und zu verwerten. Besonders schöne Furniere schmücken jegliche Oberfläche und werden vorallem in der Möbelindustrie, sowie beim Yacht- und Autoinnenausbau verwendet. Jedoch ist die Anwendung aufgrund mechanischer Restriktionen auf eher einfach geformte Oberflächen und Trägerteile begrenzt. In der Vergangenheit wurden unterschiedliche Methoden entwickelt, um den Einsatzbereich von Furnieren durch eine erhöhte Flexibilität und Verformbarkeit auszuweiten, jedoch ist keiner dieser Prozesse in allen Aspekten zufriedenstellend. Aus diesem Grund wurde von Pfriem und Buchelt (2011b) eine neue Methode vorgeschlagen. Hierbei sollen Furniere mit Furfurylalkohol imprägniert werden, um einerseits die Furniere zu plastifizieren und eine erhöhte Flexibilität und Umformbarkeit zu ermöglichen. Andererseits härtet Furfurylalkohol in Gegenwart eines geeigneten Initiators und durch erhöhte Temperaturen begünstigt aus und bildet in den Zellwänden ein hartes, weitestgehend unlösliches Polymer aus. Hierbei wird angestrebt, die Polymerisation zu initiieren, wenn das imprägnierte Furnier bereits umgeformt ist, so dass das entstehende Polymer das Furnier im umgeformten Zustand fixiert. Die vorliegende Dissertation fasst die erzielten Ergebnisse von Experimenten zusammen, die durchgeführt wurden, um die plastifizierende Wirkung von Furfurylalkohol auf Ahornfurniere sowie die formfixierende und stabilisierende Eigenschaft des ausgehärteten Polymers zu untersuchen und den Einfluss unterschiedlicher Prozessparameter auf erzielte Materialeigenschaften zu bestimmen. Es konnte nachgewiesen werden, dass durch die Imprägnierung mit Furfurylalkohol ein Quellen der Zellwände verursacht wird und dass die getränkten Proben deutlich weicher sind als die Referenzproben und eine erhöhte Umformung aufwiesen. Diese erzielten Änderungen weisen auf eine deutliche Plastifizierung der Holzsubstanz hin. DSC-Analysen von Furnieren, die mit unterschiedlich zusammengesetzten Imprägnierflüssigkeiten auf Basis von Furfurylalkohol imprägniert wurden, belegen den Einfluss unterschiedlicher Initiatoranteile und Verdünnungen mit Ethanol auf die Polymerisation. Während höhere Anteile an Initiator eine rasche Reaktion bei niedrigeren Temperaturen und einen hohen Beladungsgrad hervorrufen, bewirken starke Verdünnungen des Furfurylalkohols mit Ethanol eine Verzögerung der Polymerisation und eine Verschiebung dieser zu höheren Temperaturen bei gleichzeitigen vergleichsweise geringen Beladungsgraden. Mit weiteren Versuchen konnte bestätigt werden, dass das Polymer des Furfurylalkohols in den Zellwänden die erzielte Umformung der Furniere fixiert und auch bei höheren Temperaturen und Luftfeuchten eine erhöhte Formstabilität bewirkt. Die Versuche haben gezeigt, dass Furfurylalkohol zur Plastifizierung und verbesserten Umformbarkeit von Furnieren sowie zu deren Formfixierung und Formstabilisierung genutzt werden kann, allerdings variieren die Materialeigenschaften mit unterschiedlichen Prozessparametern insbesondere mit unterschiedlichen Initiatoranteilen in der Imprägnierflüssigkeit.

Die Entsalzung ist eine der wichtigsten Technologien, um den Frischwasserbedarf in vielen Regionen der Welt sicherzustellen. Bevölkerungswachstum, der Klimawandel und stetig steigender Konsum werden die Bedeutung von Entsalzungstechnologien weiterwachsen lassen. Die Möglichkeit des Einsatzes etablierter konventioneller Verfahren wird begrenzt durch die hohen ökologischen und ökonomischen Kosten dieser Verfahren. Unkonventionelle Entsalzungsverfahren wie die Membrandestillation (MD) bieten einige Vorteile, mit denen sie konventionelle Verfahren jenseits dieser Limitationen ergänzen können. Die MD ist ein thermisch angetriebener Prozess, in welchem eine hydrophobe Membran das warme, flüssige Feed räumlich von der kälteren Permeatseite trennt, während nur dampfförmige Moleküle durch die Membran permeieren können. Wie in allen membranbasierten Trennprozessen bestimmen die Charakteristika der verwendeten Membran die Leistungsfähigkeit (Massentransport, Rückhaltevermögen und Energieeffizienz) des Prozesses und das damit verbundene kommerzielle Interesse. Durch ihre intrinsisch hydrophoben Materialeigenschaften und ihren guten Massentransfercharakteristika ist die Verwendung von Polymermembranen in der MD aktuell Stand der Technik. Um die Einsatzmöglichkeiten von MD Verfahren auf aggressive Lösungen zu erweitern, werden thermisch, mechanisch und chemisch stabile Membranen benötigt. Obwohl keramische Membranen im Vergleich zu Polymermembranen eine höhere Stabilität aufweisen (wodurch die Behandlung von aggressiven Lösungen mit MD-Verfahren prinzipiell möglich wird) muss die Eignung von keramischen Membranen für MD-Verfahren wissenschaftlich belegt und ein Konzept zur Membranoptimierung entwickelt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Typen modifizierter keramischer Membranen (z.B. Materialauswahl und Schichtaufbau) vollständig im Hinblick auf ihre spezifischen Membraneigenschaften (z.B. Porengröße, Wärmeleitfähigkeit und hydrophobe Eigenschaften) charakterisiert und anschließend unter Verwendung von salzhaltigen Lösungen in der Direktkontaktmembrandestillation (DCMD) und der Vakuummembrandestillation (VMD) getestet. Diese Daten wurden genutzt, um den Stofftransport von asymmetrischen keramischen Membranen unter Verwendung eines anerkannten VMD-Modells (basierend auf dem Dusty-Gas-Modell) zu berechnen und um die Leistungsfähigkeit (d.h. Stabilität, Stofftransport, Selektivität und Energieeffizienz) von modifizierten keramischen Membranen in der MD in Hinblick auf spezifische Membraneigenschaften und Verfahrensparameter zu bewerten. Anschließend wurde die Eignung von keramischen Membranen für MD-Prozesse evaluiert und Optimierungskonzepte für keramische Membranen vorgeschlagen. Damit wurde mit dieser Arbeit die Grundlage gelegt, die Kommerzialisierung von keramischen Membranen in der MD voranzutreiben. Keramische Membranen wurde mit verschiedenen Molekülen hinsichtlich ihrer Oberflächeneigenschaften modifiziert. Dadurch konnte ein nicht-fluorisiertes Molekül als potenzielle Alternative zu den üblicherweise verwendeten fluorierten Molekülen identifiziert wurde. Für alle modifizierten Membranen (unabhängig von dem Hydrophobierungsmittel) mit Porengrößen kleiner oder gleich 400 nm, wurde ein Flüssigkeitseindringdruck (LEP) über 2,5 bar gemessen, welcher jedoch eine starke Abhängigkeit von den Eigenschaften der Testlösung zeigt. Während symmetrisch aufgebaute keramische Membranen modifiziert mit einem fluorierten Hydrophobierungsmittel die Behandlung mit heißer, salzhaltiger Lösung über 96 Stunden standhielten, zeigten diese deutlich geringere Permeatflüsse in der VMD als asymmetrisch strukturierte keramische Membranen. Der Stofftransport von asymmetrischen keramischen Membranen war in der VMD höher ausgeprägt als in der DCMD. Der Stofftransport von asymmetrischen keramischen Membranen wird in der VMD vorwiegend von den Supporteigenschaften beeinflusst, während der Strofftransport in der DCMD erheblich von den Eigenschaften der trennaktiven Membranschicht (z. B. die Porengröße) bestimmt wird. Ein in der Literatur beschriebenes VMD-Modell in Bezug vorhandener Defizite durch Korrekturfaktoren erfolgreich erweitert und zur Berechnung des Strofftransportes für asymmetrische TiO2 Membranen angewandt. TiO2 und Al2O3 Membranen wurden in der VMD erfolgreich zur Behandlung hochkonzentrierter Salzlösungen (synthetische und reale Lösungen) verwendet. TiO2 Membranen zeigten höhere Permeateflüsse als Al2O3 Membranen in der DCMD und der VMD. Das begründet sich insbesondere bedingt durch die bessere Moderierung von Temperaturpolarisationseffekten aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit von TiO2 Membranen. Beispielsweise wurden bei der Behandlung einer hochkonzentrierte NaCl-Lösung (350 g NaCl pro kg H2O) mit einer TiO2 Membran (Finale Porengröße: 100 nm) in der VMD hervorragende Salzrückhalte von über 99,9 % und Permeatflüsse von bis zu 35 kg/( m² h) erreicht. Die Stofftransportraten der modifizierten keramischen Membranen in der VMD sind im Vergleich zu den Permeatflüssen von Polymermembranen (Literaturwerte) unter ähnlichen Testbedingungen wettbewerbsfähig. Es wurde gezeigt, dass die geringe Energieeffizienz von keramischen Membranen weiterhin die größte Herausforderung für deren kommerzielle Nutzung in MD-Prozessen darstellt und diese der Fokus der Membranoptimierung darstellen sollte.