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The development of core-shell structures remains a fundamental challenge for pure metallic aerogels. Here we report the synthesis of PdxAu-Pt core-shell aerogels comprised of an ultrathin Pt shell and a composition-tunable PdxAu alloy core. The universality of this strategy ensures the extension of core compositions to Pd-transition metal alloys. The core-shell aerogels exhibited largely improved Pt utilization efficiency for oxygen reduction reaction and their activities show a volcano-type relationship as a function of the lattice parameter of the core substrate. The maximum mass and specific activities are 5.25 A mg-1Pt and 2.53 mA cm-2, which are 18.7 and 4.1 times higher than those of Pt/C, respectively, demonstrating the superiority of the core-shell metallic aerogels. The proposed core-based activity descriptor provides a new possible strategy for the design of future core-shell electrocatalysts.

In der fleischverarbeitenden Industrie gibt es eine Vielzahl von Schneidwerkzeugen. Kuttermesser stehen hierbei in der Prozesskette weit hinten und haben einen direkten Einfluss auf die Qualität des Endprodukts. Der Prozess des Kutterns ist bislang nicht komplett analytisch geklärt. Während des Vorgangs durchläuft das Schneidgut (i.A. das Fleisch bzw. das Brät) wechselnde Aggregatzustände von fester (leicht gefrorener) Form hin zum zähviskosen Zustand. Weiterhin ist es permanentem korrosiven Kontakt ausgesetzt. Die Komplexität macht eine analytische Herangehensweise äußerst aufwendig, sodass sich mittels der FEM durch numerisches Vorgehen und Lastannahmen aus Untersuchungen diesem Problem gewidmet wird. Dabei sind bislang nicht bekannte Potentiale zu erkennen. Hierbei wurden verschiedene Vernetzungsstrategien (p- und h-Methode) der FEM angewandt und verglichen. Es sind dabei Materialreduktionen bis knapp 30% ersichtlich.

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Die musiktheoretische Schriften Joseph Riepels (1709-1782) sind nicht nur für ihren Beitrag zur Satzlehre des 18. Jahrhunderts, sondern auch für ihre Dialogstruktur und Riepels eigenwilligen Sprachgebrauch bekannt. In der Tat, Riepels Traktate, die einem wirklichen Kompositionsunterricht ähneln und sich als lebhaftes Zwiegespräch zwischen einem Lehrer und Schüler entfalten, bestehen nicht aus einer Sammlung trockener Kompositionsregeln, sondern sie konfrontieren uns mit dem musikalischen Denken des 18. Jahrhunderts. Gender-Metaphern spielen eine große Rolle in Riepels Beschreibung von musikalischer Form. Während er, nicht unerwartetet, den Dur-Moll Tonartenkontrast dem männlichen und weiblichen Geschlechtsunterschied gleichsetzt, erstreckt sich sein Gebrauch von Gender zur Erklärung von Musik auch auf andere Gebiete. Beispielsweise vergleicht Riepel den Effekt einer Komposition in Moll, die mit einem Dur-Akkord endet, mit einem Mann, der, nachdem er für eine lange Zeit den Geschichten seiner Frau zugehört hat, ihr dann einfach sagt: »Halt den Mund Frau«. Er bezeichnet eine bestimmte melodische Fortführung als ›verkehrten Zwitter‹, beurteilt Melodien in Bezug auf Gender und erklärt, »nur ein Weiberer liebt so einen weichherzigen Gesang«, und er vergleicht nicht zuletzt die Hierarchie innerhalb einer Tonart mit der Rangordnung zwischen Männern und Frauen auf einem Bauernhof. Ausgehend von den Studien von Lakoff und Johnson betrachte ich Metaphern nicht einfach als unterhaltsame Art und Weise, um über Musik zu sprechen, sondern ich verstehe sie als Zeugnis dafür, wie soziale Strukturen in musikalische Strukturen eingebettet sind. Während stetige Strömungen der Zeit und ein größeres Verlangen für sprachliche Abstraktion, diese Verbindung zwischen musikalischen und sozialen Strukturen weggewaschen haben, bringen Riepels Schriften sie nachdrücklich zum Vorschein. In diesem Vortrag untersuche ich deshalb einen Moment in der Entstehung von Gender-Metaphern als Beitrag zur historischen Bewertung von musikalischen Konzeptionen. / The music theoretical writings of Joseph Riepel (1709-1782) are known not only for their contribution to eighteenth century compositional theory but also for their dialogue structure and Riepel’s idiosyncratic language usage. Indeed, Riepel’s treatises, which resemble actual lessons in composition and unfold as lively dialogues between a teacher and a student, render not stifled attempts in regulating musical composition but confront and engage us with mid-eighteenth century musical thought. Gender metaphors play a large role in Riepel’s account of musical structure. While not unexpectedly he equates the major-minor key difference with the masculine-feminine opposition, his use of gender as a means of explaining music extends to other areas as well. For example, within his discussion of form he compares the effect of a composition in minor that ends with a major chord to a husband who, after listening for a long time to his wife’s stories, simply says to her “Shut up woman,” and he identifies a particular continuation of a phrase as a “reversed hermaphrodite.” He judges melodies in terms of gender, stating, for example, that “… only a womanly man would love such a softhearted melody.” And, finally, he compare the relationships within a given key to the hierarchical relationship between the men and women working on a farm. Drawing on Lakoff and Johnson’s work I argue that these metaphors constitute not simply “entertaining” ways of talking about music, but that they tell us something about how underlying social structures reside in musical structure. While the steady currents of time and the desire for greater linguistic abstraction have washed away the association between musical and social structures, Riepel’s writings forcefully articulate these associations. This paper examines a moment in the formation of gender metaphors contributing to a historical appraisal of musical conceptions.

Die Vision dieses Projektes ist es, einen durchgängigen Prozess zu entwickeln, der es erlaubt, den Entwurf, die Berechnung und die Fugenoptimierung von flächigen Strukturen aus Betonfertigteilen sehr einfach und effizient durchzuführen. Damit soll die Herstellung von freien Formen, wie beispielsweise „Blobs“ und Hängeformen aus Beton, unterstützt und gefördert werden. / The vision of this project is to develop a continuous process that allows very easy and efficient design, calculation and joint optimization of surface-like structures made of precast concrete elements. This should support and encourage the production of free forms, such as “blobs” and hanging forms made of concrete.

Die Potentiale der gefrorenen Sandschalung für den Entwurf und die Herstellung funktional gradierter Betonbauteile (siehe Projekte Sobek et al. und Garrecht et al. des SPP 1542, S. 642 ff . und S. 250 ff .) wurden im Rahmen des Teilprojekts B04: Herstellung biomimetischer und biologisch inspirierter (modularer) Strukturen für die Bauindustrie des Sonderforschungsbereichs/Transregio 141 Biologischer Entwurf und integrative Strukturen – Analyse, Simulation und Umsetzung in der Architektur weiter untersucht. / Potentials of frozen sand formwork technology were further investigated in design and production of functionally graded concrete components (see also the projects Sobek et al. and Garrecht et al. of SPP 1542, pages 642 resp. 250 et seq.) in the subproject B04: Fabrication of biomimetic and biologically inspired (modular) structures for use in the construction industry in the framework of the Collaborative Research Centre/Transregio 141 Biological Design and Integrative Structures – Analysis, Simulation and Implementation in Architecture.

Carbon fibre reinforced plastic (CFRP) materials are of interest for the aerospace and aviation industry to master growing economic and ecological challenges. In contrast to conventional metallic materials, they offer both higher specific material properties, such as strengths, stiffnesses, and an increased energy absorption capacity in case of impact loading scenarios. Additionally, the possibility of integrating functional elements, such as actuators and sensors, predestine CFRP for the development of more lightweight structural components. In this study, a generic composite structure is instrumented with embedded piezo ceramic sensor elements. A technology for TEmSAL is presented and applied within an autoclave manufacturing process. Aspects of the designing process, manufacturing and instrumentation as well as experimental impact sensing and self-actuation results are presented and discussed.

Materialien formen die moderne Welt: Sie umgeben uns in unserem alltäglichen Leben. Unser Ziel ist die Materialeigenschaften nach unseren Bedürfnissen maßzuschneidern. Viele Materialeigenschaften wie Bandücken und Elektronendichteverteilung werden durch elektronische Zustände bestimmt. Die meisten Vorhersagen in Bezug auf Materialien entstammen der Dichtefunktionaltheorie (DFT). Diese Theorie ermittelt Grundzustandseigenschaften und kann jedoch keine Energien von angeregten Zuständen liefern. Um angeregte Zusände zu beschreiben, bedarf es daher einer höherstufigen Theorie: die Vielteilchen-Störungstheorie (MBPT) . Im Rahmen von MBPT ist das üblichste Verfahren die GW-Näherung (GWA), worin Elektronen als Quasiteilchen (QP) beschrieben werden. Der Energieunterschied zwischen einem nicht-wechselwirkenden Teilchen und einem QP ist die Selbstenergie. In GWA ergibt sich die Selbsenergie als Produkt aus die Einteilchen-Greenfunktion, G, und die abgeschirmte Coulomb-Wechselwirkung, W, und führt zu der wahren Anregungsenergie von QP. Diese Doktorarbeit beinhaltet die Implementierung von selbstkonsistentem Quasiteilchen-GW (QSGW) im exciting Code. Dieses Software-Paket benutzt die Linearized-Augmented-Plane-Wave-Methode (LAPW), welche alle Elektronen gleichberechtigt behandelt. Beginnend mit DFT optimiert die QSGW-Methode den Einteilchen-Hamiltonoperator durch eine selbstkonsistente Suche eines optimierten Austausch-Korrelationspotentials. Am Ende des iterativen Prozesses liefert die QSGW-Methode Eigenfunktionen und Eigenwerte der QP. Wir präsentieren mit QSGW ermittelte elektronische Strukturen von neun kristallinen Festkörpern. Wir präsentieren die zugehörigen Bandstrukturen und Zustandsdichtediagramme und vergleichen anhand dieser die QSGW-Ergebnisse mit Ergebnissen von DFT und G0W0. Zusätzlich untersuchen wir die elektronische Ladungsdichte und Wellenfunktion in ausgewählten Materialien. / Materials shape the modern world: they appear everywhere in our daily life. We investigate what governs the material's properties, in order to tailor them to meet our needs. Properties, e.g., bandgaps, and electronic density distribution are determined by the electronic structure. Most predictions on materials follow from computational physics, in particular density-functional theory (DFT). This scheme returns ground-state properties, but it fails to provide excited-state energies. To find the latter, we have to recourse to a higher degree of theory, namely many-body perturbation theory (MBPT). Within MBPT, the most popular framework is the GW approximation (GWA) which describes electrons as quasiparticles (QP). The difference in energy between a non-interacting particle and a QP is called the self-energy. In GWA, the product of the Green function G and W, the screened Coulomb interaction, returns the self-energy. GWA is in principle self-consistent, but is mostly implemented as a perturbative correction to DFT results, known as G0W0. Unfortunately, the electronic structure given by G0W0 depends on the initial DFT results. This PhD project consists in the implementation of the self-consistent quasiparticle GW (QSGW) in the exciting code. This software package uses the all-electron linearized augmented planewave (LAPW) method, treating every electron on equal footing. Starting from DFT, the QSGW method (based in the GWA) optimizes the one-particle Hamiltonian through a self-consistent search for an optimized exchange-correlation potential. At the end of the iterative process, the QSGW method provides eigenfunctions and eigenvalues of the QPs. Considering nine crystalline solids, we present their electronic structure by means of QSGW. We present the bandstructures and density of state diagrams, comparing QSGW results to DFT and G0W0 results. In addition, we study the electronic charge density and wavefunction in selected materials.

Unter dem Evolutionsprozeß eines Objekts, das aus einer gegebenen Klasse zufällig ausgewählt wird, versteht man das folgende Gedankenexperiment. Zu einem geeigneten Parameter der Objekte der Klasse betrachtet man die Teilklasse derjenigen Objekte, bei denen dieser Parameter einen bestimmten Wert x annimmt. Dadurch stellen sich die folgenden Fragen: Wie sieht ein typisches Objekt dieser Teilklasse aus? Wieviele Objekte gibt es in der Teilklasse? Und: Wie verändern sich die Antworten auf die ersten beiden Fragen, wenn sich x verändert? Die vorliegende Dissertation behandelt Phasenübergänge im Evolutionsprozeß teilweiser Ordnungen und bestimmt die Anzahl teilweiser Ordnungen mit einer gegebenen Anzahl vergleichbarer Paare. Wir bezeichnen durch Pn,d die Klasse aller teilweisen Ordnungen mit n Punkten und dn2 vergleichbaren Paaren. 1978 bestimmte Dhar |Pn,d| im Intervall 1/8 < d < 3/16 und zeigte, daß hier eine typische Ordnung aus drei "Ebenen" besteht. 1979 bestimmten Kleitman und Rothschild |Pn,d| im Intervall 0 < d < 1/8 und zeigten, daß hier eine typische Ordnung aus zwei Ebenen besteht, also bipartit ist. Das Hauptergebnis der Dissertation ist es, ein vollständiges Bild des Evolutionsprozesses zu geben. Wir bestimmen |Pn,d| im gesamten Intervall 0 < d < 1/2 und zeigen, daß es unendlich viele Phasenübergänge gibt. Abschließend beschreiben wir, wie sich die Struktur einer typischen Ordnung während dieser Phasen verändert. / The evolution process of a random structure from a certain class denotes the following "experiment". Choose a parameter of the objects in the class under consideration and consider only the subclass of those objects where the parameter is equal to a fixed value x. Then the following questions arise quite naturally: What does a typical object from this subclass look like? How many objects are there in this subclass? And how do the answers to the first two questions change when x changes? This thesis investigates the phase transitions in the evolution of partially ordered sets and determines the number of partially ordered sets with a given number of comparable pairs. Denote by Pn,d the class of all n-point posets with dn2 comparable pairs. In 1978, Dhar determined |Pn,d| in the range 1/8 < d < 3/16 and showed that here a typical poset consists of three layers. In 1979, Kleitman and Rothschild determined |Pn,d| in the range 0 < d < 1/8 and showed that here a typical poset consists of two layers, i.e. it is bipartite. The main result of this thesis is to complete the picture by describing the whole evolution process of Pn,d in the range 0 < d < 1/2. We determine |Pn,d| for any d and show that there exist an infinite number of phase transitions. Finally we describe how the structure of a typical partially ordered set changes during these phases.