The first magnetization loop and the first stress–strain cycle of magnetoactive elastomers (MAEs) in a magnetic field differ considerably from the following loops and cycles, possibly due to the internal restructuring of the magnetic filler particles and the matrix polymer chains. In the present study, the irreversible magnetization processes during the first magnetization of MAEs with different filler compositions and tensile moduli of the matrix are studied by first-order reversal curve (FORC) measurements. For MAEs with mixed magnetic NdFeB/Fe fillers the FORC distributions and magnetization distributions of the first major loop reveal a complex irreversible magnetization behavior at interaction fields Hu < −50 kA m−1 due to the magnetostatic coupling between the magnetically hard NdFeB and the magnetically soft Fe particles. This coupling is enhanced either if the interparticle distance is reduced by particle motion and restructuring or by an increase in the particle densities. If the stiffness of the matrix is increased, the structuring and thus the interparticle interactions are suppressed and the magnetization reversal is dominated by domain processes in the NdFeB particles at high coercive fields of Hc > 600 kA m−1.

The first magnetization loop and the first stress–strain cycle of magnetoactive elastomers (MAEs) in a magnetic field differ considerably from the following loops and cycles, possibly due to the internal restructuring of the magnetic filler particles and the matrix polymer chains. In the present study, the irreversible magnetization processes during the first magnetization of MAEs with different filler compositions and tensile moduli of the matrix are studied by first-order reversal curve (FORC) measurements. For MAEs with mixed magnetic NdFeB/Fe fillers the FORC distributions and magnetization distributions of the first major loop reveal a complex irreversible magnetization behavior at interaction fields Hu < −50 kA m−1 due to the magnetostatic coupling between the magnetically hard NdFeB and the magnetically soft Fe particles. This coupling is enhanced either if the interparticle distance is reduced by particle motion and restructuring or by an increase in the particle densities. If the stiffness of the matrix is increased, the structuring and thus the interparticle interactions are suppressed and the magnetization reversal is dominated by domain processes in the NdFeB particles at high coercive fields of Hc > 600 kA m−1.

The exploitation of colloidal building blocks with morphological and functional anisotropy facilitates the generation of complex structures with unique properties, which are not exhibited by isotropic particle assemblies. Herein, we demonstrate an easy and scalable bottom-up approach for the programmed assembly of hairy oppositely charged homogeneously decorated and Janus particles based on electrostatic interactions mediated by polyelectrolytes grafted onto their surface. Two different assembly routes are proposed depending on the target structures: raspberry-like/half-raspberry-like or dumbbell-like micro-clusters. Ultimately, stable symmetric and asymmetric microstructures could be obtained in a well-controlled manner for the homogeneous–homogeneous and homogeneous–Janus particle assemblies, respectively. The spatially separated functionalities of the asymmetric Janus particle-based micro-clusters allow their further assembly into complex hierarchical constructs, which may potentially lead to the design of materials with tailored plasmonics and optical properties.

The appropriate lipid environment is crucial for the proper function of membrane proteins. There is a tremendous variety of lipid molecules in the membrane and so far it is often unclear which component of the lipid matrix is essential for the function of a respective protein. Lipid molecules and proteins mutually influence each other; parameters such as acyl chain order, membrane thickness, membrane elasticity, permeability, lipid-domain and annulus formation are strongly modulated by proteins. More recent data also indicates that the influence of proteins goes beyond a single annulus of next-neighbor boundary lipids. Therefore, a mesoscopic approach to membrane lipid-protein interactions in terms of elastic membrane deformations has been developed. Solid-state NMR has greatly contributed to the understanding of lipid-protein interactions and the modern view of biological membranes. Methods that detect the influence of proteins on the membrane as well as direct lipid-protein interactions have been developed and are reviewed here. Examples for solid-state NMR studies on the interaction of Ras proteins, the antimicrobial peptide protegrin-1, the G protein-coupled receptor rhodopsin, and the K+ channel KcsA are discussed.

The German Government’s Integrated Energy and Climate Programme (IEKP) and the National Biomass Action Plan set ambitious targets for the further development of bioenergy until 2020. The share of energy from biomass is supposed to reach 8 % and 9.7 % of the total power consumption and of the total heat usage, respectively. The share of biofuels on the total consumption of fuels for transportation should rise up to 12 % (energetic) by 2020. This project aims to assess the possibilities of achieving the IEKP targets for bioenergy in a regional and global context. On a regional as well as global level, the potentials of different biomasses were determined in different development scenarios until 2020. Furthermore, the extent to which remote sensing could contribute in improving the spatial specification of biomass resources and whether it could be used as a monitoring system for the early detection of land use changes was investigated. On the regional level, the spatial implications of energetic biomass use was analysed with regard to environmental impacts and land use conflicts. Depending on their significance of spatial impacts, instruments of spatial planning were assessed in order to steer the supply of bioenergy. [... from Executive Summary]

Lecithin wird unter anderem zur Steuerung der rheologischen Eigenschaften von Lebensmittelsuspensionen wie zum Beispiel Schokolade eingesetzt. In erster Linie findet dabei Sojalecithin Verwendung, wogegen die Wirkungen von Lecithinen aus Sonnenblumen oder Raps unzureichend dokumentiert sind. Anhand von Untersuchungen an Modellsuspensionen werden Wirkungsbeziehungen von Lecithin auf mikrostruktureller Ebene beleuchtet, um Ursachen für dessen Funktionalität in ölbasierten Suspensionen abzuleiten. Darüber hinaus erfolgt ein Vergleich der Wirkung von Soja-, Raps- und Sonnenblumenlecithin auf rheologische, sensorische und morphologische Eigenschaften von Schokolade. Rheologische Untersuchungen an Zucker/Öl- und Glaskugel/Öl-Suspensionen verdeutlichen den Einfluss der Suspensionsbestandteile auf die Wirkung von Lecithin in ölbasierten Suspensionen. Sedimentationsanalysen an Zucker/Öl-Suspensionen zeigen, dass die Reduktion der rheologischen Parameter mit der Senkung des Sedimentvolumens und einer verstärkt polydispersen Sedimentation einhergeht. Glaskugel/Öl-Suspensionen bilden im Vergleich zu Zucker/Öl-Suspensionen ein deutlich kompakteres Sediment, was auf geringer ausgeprägte Interaktionen zwischen den Glaspartikeln hindeutet und durch Untersuchungen mittels Rasterkraftmikroskop bestätigt wird. Die Anreicherung des Dispersionsmediums mit Lecithin führt zur Adsorption von grenzflächenaktiven Molekülen an der fest/flüssig-Grenzfläche und reduziert die adhäsiven Kräfte zwischen Zuckeroberflächen. In Zucker/Sojaöl-Suspensionen zeigen die Phospholipide Phosphatidsäure, Phosphatidylcholin und Phosphatidylethanolamin im Vergleich zu Sojalecithin eine geringer ausgeprägte Funktionalität bei kleinen Phospholipidkonzentrationen. Soja-, Raps- und Sonnenblumenlecithine besitzen in dunkler und in milchhaltiger Schokoladenmasse lediglich hinsichtlich ihrer Wirkung auf die Fließgrenze leichte Unterschiede. Die Präparate zeigen keine verallgemeinerbaren Wirkunterschiede auf die Fettkristallmorphologie und die Textur von gelagerter dunkler und milchhaltiger Schokolade. Des Weiteren lassen sensorische Untersuchungen keine signifikant ausgeprägte Präferenz für dunkle oder milchhaltige Schokolade erkennen, wenn die Probe mit Soja-, Raps- oder Sonnenblumenlecithin versetzt wird. Die Ergebnisse zeigen, dass die Reduktion der adhäsiven Kräfte zwischen Zuckerpartikeln eine Ursache für die Senkung der rheologischen Parameter und des Sedimentvolumens von Zucker/Öl-Suspensionen darstellt. Außerdem ist zu erkennen, dass bei geringen Phospholipidkonzentrationen synergetische Effekte zwischen unterschiedlichen grenzflächenaktiven Substanzen zu einem Anstieg der Funktionalität des eingesetzten Präparates führen können. Darüber hinaus ist festzustellen, dass Soja-, Raps- und Sonnenblumenlecithin die rheologischen, sensorischen und morphologischen Eigenschaften von Schokolade in gleichem Maß beeinflussen. / Lecithin is used in the food industry, for example to control the rheological properties of oil-based suspensions, such as chocolate. First and foremost, soybean lecithin is used, whereas the effects of possible alternatives, such as lecithin from sunflower or canola, are still insufficient documented. On the basis of model suspensions the effect of lecithin on the microstructural level will be investigated to derive causes of the functionality of the surfactant in oil-based suspensions. Additionally, a comparison is made regarding the effects of soybean lecithin, canola lecithin and sunflower lecithin on the rheological and morphological properties as well as on sensory characteristics of chocolate. Rheological studies illustrate the influence of the suspension components to the action of lecithin in oil-based suspensions. While, in sugar/oil-suspensions, lecithin reduces apparent viscosity and yield stress, the effect of the surfactant in glass sphere/oil-suspensions depends on the dispersion medium. Sedimentation analyses of sugar/oil-suspensions show that the reduction of the rheological parameters coincides with the reduction of the sediment volume and an increased polydisperse sedimentation. The sediment of glass sphere/oil-suspensions is more compact in comparison to sugar/oil-suspensions, indicating less pronounced interactions between glass spheres. Investigations using atomic force microscopy show the less pronounced interactions between glass spheres. While interactions (adhesive forces) are detectable between sugar surfaces dispersed in oil, no interactions can be determined between glass surfaces. The enrichment of the dispersion medium with lecithin results in the adsorption of the surfactants at the sugar surface and reduces the adhesive forces. In sugar/soybean oil suspensions and at low phospholipid concentrations the results indicate a less pronounced functionality of the individual phospholipids, phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine and phosphatidic acid in comparison to soybean lecithin. In dark chocolate and milk chocolate soybean lecithin, canola lecithin and sunflower lecithin reduces apparent viscosity at low to medium shear rate in the same way. In contrast, small differences in terms of their effect on the yield stress are observed. The lecithins do not show differences regarding their impact on fat crystal morphology and texture of stored dark chocolate and milk chocolate. Furthermore, in sensory studies, no significant preference differences were detectable in case of dark chocolate or milk chocolate containing soybean lecithin, canola lecithin or sunflower lecithin. The results show that the reduction of the adhesive forces between sugar particles causes the reduction of rheological parameters and the sediment volume of sugar/oil-suspensions. Furthermore, at low phospholipid concentrations possible synergistic effects between different surfactants can lead to an increase of the functionality of suractants. Additionally it can be concluded that soybean lecithin, canola lecithin and sunflower lecithin affect the rheological and morphological properties as well as the sensory characteristics of chocolate in equal measure.

Die Analyse des Standes der Technik zu Simulationsmethoden im Werkzeugentwicklungsprozess zeigt die breiten Bestrebungen ganzheitliche Modelle zur Abbildung der Maschinen- und Werkzeugeigenschaften in der Prozesssimulation zu schaffen um die Werkzeuginbetriebnahme in Zukunft in die virtuelle Welt überführen zu können. Dabei werden die Einflüsse wie die Stößelkippung unter Last, die Durchbiegung der Werkzeugaufspannplatten, die Verformung des Ziehkissens und die elastische Nachgiebigkeit der Werkzeuge separat betrachtet. Es konnte kein Simulationsmodell identifiziert werden, welche alle relevanten Eigenschaften der Werkzeuge und der Maschinen zu einem Gesamtmodell vereint. Zudem fehlten Modellierungsansätze für wesentliche Teilaspekte einer ganzheitlichen Abbildung der Wechselwirkungen von Maschine, Werkzeug und Prozess. Insbesondere ist dabei die systematische Untersuchung zur Abbildung des Pinolentragbildes sowohl örtlich als auch über dem Pressenhub und der versteifende Einfluss der Werkzeugführung zu nennen. Mit der vorliegenden Arbeit konnte ein ganzheitliches FE-Prozessmodell mit den wesentlichen elastischen Eigenschaften der Maschine und der Werkzeuge erstellt werden. Wichtig ist dabei insbesondere die systematische Abbildung relevanter mechanischer Ziehkissenstrukturen als Ersatzmodell und die Integration der tatsächlichen Ziehkissenkraft im Prozessmodell. Bekannte Modellierungsansätze wie z.B. die Abbildung der Kippsteifigkeit des Stößelsystems und die Berücksichtigung der Durchbiegung der Werkzeugaufspannplatten wurden weiterentwickelt und in das Gesamtmodell implementiert. Für jedes Ersatzmodell wurde eine Strategie zur Modellerstellung und zur zweckmäßigen Parametrierung mit dem Ziel eines minimalen Zeit- und Kostenaufwandes vorgeschlagen. Die elastische Modellierung der Werkzeuge wurde mit einer systematischen Vorgehensweise hinterlegt und zeigt bei konsequenter Anwendung signifikant reduzierte Berechnungszeiten. Die Berücksichtigung der Ziehstäbe erfolgt in dieser Arbeit aufgrund der Einschränkungen des verwendeten FE-Solvers als Strukturmodell. Zusätzlich wurde ein Modellierungsansatz vorgestellt, welcher die analytische Berücksichtigung der Ziehstäbe auf elastischen Werkzeugstrukturen ermöglicht. Damit steht jetzt ein Prozessmodell mit den relevanten Maschinen- und Werkzeugeigenschaften zur Verfügung, welches durch eine einfache Parametrierung auf die jeweilige Prozess-Maschinen-Konfiguration angepasst werden kann. Dies ermöglicht eine deutlich genauere Abbildung des Pinolentragbildes, der daraus resultierenden Niederhalterdruckverteilung und damit des Materialeinzuges in die Matrize. Dieses erweiterte Prozessmodell ist damit in der Lage eine virtuelle Inbetriebnahme der Werkzeuge zu unterstützen und in Zukunft eine weitere Verkürzung des Inbetriebnahmeprozesses zu ermöglichen.:I. Inhaltsverzeichnis I II. Formelzeichen und Abkürzungen V II.1. Formelzeichen V II.2. Abkürzungen VI 1 Einführung 2 2 Stand der Technik 4 2.1 Modellierung des Blechwerkstoffes 6 2.1.1 Strukturelle und funktionale Abbildung 6 2.1.2 Ermittlung der Parameterwerte 9 2.2 Reibungsverhältnisse in der Kontaktfuge 10 2.2.1 Strukturelle und funktionale Abbildung 11 2.2.2 Ermittlung der Parameterwerte 11 2.3 Karosserieziehwerkzeuge 12 2.3.1 Prinzip und Bedeutung für den Umformprozess 12 2.3.2 Wechselwirkungen im Gesamtsystem Presse-Werkzeug-Prozess 15 2.3.3 Strukturelle und funktionale Abbildung in der FE-Prozesssimulation 16 2.3.4 Ermittlung der Parameterwerte 18 2.4 Pressen der Blechumformung 18 2.4.1 Prinzip und Bedeutung für den Umformprozess 18 2.4.2 Wechselwirkungen im Gesamtsystem Presse-Werkzeug-Prozess 22 2.4.3 Strukturelle und funktionale Abbildung der Maschine in der Prozesssimulation 26 2.4.4 Ermittlung von Pressenparameter 30 2.5 Werkzeugentwicklung und -inbetriebnahme 33 2.5.1 Werkzeuginbetriebnahme 34 2.5.2 Simulationsmethoden zur Unterstützung der Werkzeugeinarbeitung 35 2.6 Defizite in der FE-Prozesssimulation des Karosserieziehprozesses 36 3 Zielstellung, Abgrenzung und Vorgehensweise 38 4 Modellerweiterung Werkzeug 40 4.1 Simulationsumgebung 40 4.2 Virtuelles Testwerkzeug 40 4.3 Elastische Werkzeugstruktur 43 4.4 Werkzeuganbindung an umliegende Strukturen 48 4.4.1 Matrize und Stempel 48 4.4.2 Niederhalter 48 4.4.3 Abbildung der Ziehstäbe auf elastisch modellierten Werkzeugen 50 4.5 Die Werkzeugführung 54 4.5.1 Analytische Berechnung der Wirkung der Werkzeugführung 54 4.5.2 Messtechnische Berücksichtigung 56 4.5.3 Bewertung der Modellierungsansätze 56 4.6 Zwischenfazit zur Modellerweiterung der Werkzeuge 58 5 Modellerweiterung Maschine 60 5.1 Messung der Stößel- und Tischdurchbiegung 60 5.2 Ersatzmodellierung und Parametrierung 61 5.3 Überlagerung von Stößelkippung und -durchbiegung 64 5.4 Berücksichtigung der Tischdurchbiegung 67 5.5 Modellstrukturen zur Berücksichtigung der ZK-Mechanik 67 5.6 Kippelastischer Modellierungsansatz 70 5.6.1 1-Punktziehkissen mit Führung 70 5.6.2 2- und 4-Punktziehkissen 72 5.6.3 Ziehkissen mit mehr als 4 Druckpunkten 73 5.7 Elastische Abbildung des Druckkastens 74 5.7.1 Strukturmodell des Druckkastens 74 5.7.2 Ersatzmodell des Druckkastens 76 5.8 Modellstrukturen zur Berücksichtigung der Krafterzeugung 78 5.8.1 Ziehkissenkraft als wegabhängige Größe 79 5.8.2 Ziehkissen-Istkraft als Verhaltensmodell 80 5.8.3 Integration eines reduzierten Anlagenmodells 80 5.9 Ableitung einer Standardparametrierung 84 5.10 Zwischenfazit zu Modellerweiterungen Presse 85 6 Anwendung der Modellerweiterungen auf Versuchsumgebung 88 6.1 Versuchsumgebung 88 6.1.1 Versuchsmaschine 88 6.1.2 Blechwerkstoffe 89 6.1.3 Versuchswerkzeug 91 6.1.4 Messwerterfassung 92 6.2 Modellierung des Blechwerkstoffes 95 6.3 Reibungsverhältnis zwischen Blech und Werkzeug 96 6.4 Modellerweiterungen Werkzeug 98 6.4.1 Modellerstellung 98 6.4.2 Einflussanalyse der elastischen Werkzeugeigenschaften 99 6.5 Modellerweiterung Maschine 100 6.5.1 Berücksichtigung der elastischen Eigenschaften des Stößelsystems 100 6.5.2 Berücksichtigung der Ziehkissenmechanik 105 6.5.3 Validierung der erweiterten FE-Prozessmodelle 109 6.6 Modellbewertung anhand Grenzformänderungsdiagramme 112 6.7 Modellierung der Regelabweichungen der Ziehkissenzylinderkräfte 113 6.8 Anwendung der Standardparametrierung 116 7 Anwendungsbeispiele für die Werkzeugentwicklung 118 7.1 Werkzeugkonstruktion am Beispiel der Fertigungstoleranzen 118 7.2 Werkzeuginbetriebnahme 120 7.2.1 Ermittlung der Zylindersollkräfte auf Mehrpunktziehkissen 121 7.2.2 Virtuelles Tuschieren der Werkzeughälften 123 8 Zusammenfassung 126 9 Literatur 128 III. Anhang 136

Von generellem Interesse für potentielle Anwendungsmöglichkeiten sind Materialien mit speziellen elektrischen bzw. nichtlinearen optischen Eigenschaften. Im Rahmen dieser Arbeit wurden neue dipolare Verbindungen synthetisiert und charakterisiert, welche eine zentrale Organosilanspacereinheit (-SiMex-,-(SiMe2)6-), ein terminales Metallkomplexfragment (potentieller Donor, FcN-) sowie eine terminale organische Akzeptoreinheit (-PhF, -PhBr, -PhCHO) enthalten und gleichzeitig eine große Variationsbreite gewünschter Eigenschaften aufweisen. Aus Photo-EMK-Messungen, UV/VIS-, NMR-Spektroskopie, Mößbauer- und cyclovoltammetrischen Untersuchungen kann auf eine im Festkörper auftretende temperaturabhängig variierende intermolekulare Kopplung zwischen dem Donor und dem organischen Akzeptor geschlossen werden. Photo-EMK- und Einkristallröntgenstrukturanalysen der Salze (Hydrochloride, Pikrate) offenbaren starke intermolekulare Wechselwirkungen (C-H···π, D-C-H···A) mit entscheidendem Einfluß auf Festkörpereigenschaften (supramolekulare MO's).

Der Scanning-Antastabweichung kommt in der Überprüfung und Bewertung von taktil-scannenden 3D-Koordinatenmessgeräten fortwährend eine große Bedeutung zu. Sie bildet unter anderem die Basis für die Geräteauswahl, die Messsystemanalyse und die Bestimmung von Messunsicherheiten. Dabei entscheiden spezifische Wirkbeziehungen innerhalb des Gesamtsystems aus Koordinatenmessgerät und Messobjekt über die Aussagekraft abgeleiteter Kennwerte sowie die Vereinbarkeit der Herausforderungen der Fertigungsmesstechnik in einer vorgegebenen Messaufgabe. In dieser Arbeit wird eine Vorgehensweise zur Bestimmung der spezifischen, oberflächenbedingten Scanning-Antastabweichung unter Berücksichtigung der Einflussgrößen Sensor, Scanning-Parameter, Tasterkonfiguration und Gestaltabweichungen des Messobjektes vorgestellt. Ziel dessen ist es, bestehende Kenntnisse zur Wirkungsweise definierter Einflussgrößen zu erweitern und einen neuen, erweiterten sowie anwendungsorientierten Ansatz für die Überprüfung und Bewertung von Koordinatenmessgeräten zu bieten. Dies bildet den Ausgangspunkt für die Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit von Messergebnissen. Die Basis zugehöriger Untersuchungen bilden vorangegangene Forschungsprojekte sowie Empfehlungen und Hinweise aus Literatur und Herstellerinformationen. Daraus abgeleitete Haupteinflussgrößen definieren den Rahmen der Versuchsreihen zur Klärung formulierter zentraler Forschungs-fragen. Ausgehend von den Untersuchungen an einem festgelegten Basis-Koordinatenmessgerät wird die Übertragbarkeit erarbeiteter Erkenntnisse auf alternative Sensoren überprüft und Ergebnisse auf systematische und zufällige Abweichungsanteile hin analysiert. Durch den Vergleich „annähernd-idealer“ sowie „zielmarktorientierter“ Oberflächen zeigt sich, dass Wirkbeziehungen zwischen den untersuchten Haupteinflussgrößen, beispielsweise unter Variation der Scanning-Geschwindigkeit, erst durch das Vorhandensein nicht-idealer Oberflächeneigenschaften auftreten oder durch diese derart verstärkt werden, dass sie sich von zufälligen Messabweichungen abheben. Die Bewertung der erfassten Messdaten erfolgt dabei anhand der abgeleiteten Geradheitsabweichung in Bezug auf zugrundeliegende Referenzmessungen sowie vergleichender prozentualer Betrachtungen und abgeleiteter Grenzwerte. Zentrale Erkenntnis der Hauptuntersuchungen am Basis-Koordinatenmessgerät ist, dass durch verschiedene Tasterorientierungen klare und explizit unterschiedliche Wirkbeziehungen zwischen den Haupteinflussgrößen auftreten, was über bisherige Forschungsergebnisse weit hinausgeht. Dies konnte auch durch die Verifikationsmessungen bestätigt werden. Sensorübergreifend sind derartig klare Wirkbeziehungen nicht zu detektieren. Auch zum Basis-Koordinatenmessgerät vergleichbare sensorspezifische Abhängigkeiten sind anhand der durchgeführten Messreihen nicht formulierbar. Es ist allerdings auch zu konstatieren, dass jede der untersuchten Einflussgrößen, unter Ausnahme der Antastkraft, durch Messabweichungen belegbare Auswirkungen hat. Die Erkenntnisse und Potentiale dieser Arbeit bieten somit eine umfängliche Basis für die Weiterentwicklung der Bewertungs- und Entscheidungsgrundlagen der taktil-scannenden 3D-Koordninatenmesstechnik, welche durch eine verbesserte Vergleichbarkeit, ein umfassenderes Wissen zu Mess- beziehungsweise Antastabweichungen sowie gesteigerte Effizienz gekennzeichnet sind.

Spin resonance of a two-dimensional electron system confined in a GaN/AlGaN heterostructure grown by molecular beam epitaxy was resistively detected over a wide range of magnetic field and microwave frequency. Although the spin-orbit interaction is strong in this type of heterostructure at zero magnetic field, surprisingly the width of the detected spin resonance line was very narrow—down to 6.5 mT at 13.3 T. The spin depolarization time extracted from the resonance linewidth was estimated to be 2 ns. The electron g-factor was measured with high accuracy, resembling a value close to the free-electron value and its dependence on the magnetic field was studied.