Wir behandeln einige Spezialfälle von Beziehungen zwischen Eich- und Gravitationstheorien. Wir setzen den Schwerpunkt auf Baumlevelstreuamplituden in Einstein-(Skalar-)-Chromo-Dynamik, welche Streuungen zwischen Gluonen, massiven fundamentalen Quarks (Skalaren) und Gravitonen beschreibt. Wir untersuchen den endlichen Anteil von reiner Gluonenstreuung mit zwei kollinearen Gluonen. Basierend auf einem Vorschlag von S. Stieberger und T. Taylor, stehen diese in Beziehung zu Steuamplituden in Einstein-Yang-Mills Theorie, in welchen die kollinearen Gluonen durch ein Graviton ersetzt werden. Wir führen einen Beweis dieser Beziehungen unter der Ausnutzung des Cachazo-He-Yuan Formalismus durch. Parallel dazu werden wir einen Einblick in mysteriöse Wechselwirkunen dieser Beziehungen mit Eichinvarianzverletzungen des kollinearen Gluon Grenzwertes von Yang-Mills Streuampliuden geben. Danach behandeln wir eine andere Art von linearen Beziehungen zwischen Streuamplituden in Yang-Mills Theorie und Einstein-Yang-Mills Theorie, welche ebenfalls von S. Stieberger und T. Taylor vorgeschlagen wurden und direkt einzelne Gluonen mit einzelnen Gravitonen verbinden. Wir beweisen die Universalität dieser Beziehungen, in Anwesenheit von fundamental geladenen und massiven Fermionen und Skalaren. Schliesslich formulieren wir eine neue Zweifachkopiebeziehung zwischen klassisch effektiven Wirkungen. Die effektive Wirkung eines Systems von farblich geladenen, massiven und klassischen Weltlinien, welche über Yang-Mills wechselwirken, wird mit einem System von dilatonisch geladenen, massiven und klassischen Weltlinien, welche über Dilatongravitation wechselwirken, in Verbindung gesetzt. Somit verbessern wir eine, aus dem Kontext von Lösungen zu störungstheoretischen Bewegungsgleichungen, sowohl für das Gluon als auch für das Graviton, derselben Systeme, bekannte Zweifachkopievorschrift, formuliert von W. Goldberger und A. Ridgway. / We analyze several cases of mysterious connections between gauge and gravity theories, known as double copy relations. We focus on tree level scattering amplitudes in Einstein-(scalar-)-chromo-dynamics, i.e. scattering scenarios between gluons, massive fundamental quarks (scalars) and gravitons. In these scenarios we study the sub leading contribution to the adjacent collinear gluon limits in pure Yang-Mills amplitudes. Recently, S. Stieberger and T. Taylor have proposed a linear combination of amplitudes with a pair of collinear gluons to an Einstein-Yang-Mills amplitude. We present a proof of such relations using a novel representation of bosonic tree level amplitudes based on a localized integral on the Riemann sphere, called the Cachazo-He-Yuan formalism. Moreover, we give insight into an intriguing interplay between those relations and surprising gauge invariance violations of the sub-leading collinear gluon limit of Yang-Mills amplitudes. Next, we will focus on yet another set of relations between Yang-Mills amplitudes and Einstein-Yang-Mills amplitudes that were also proposed by S. Stieberger and T. Taylor. They directly relate single gluons to single gravitons. We show universality of such relations, i.e. their validity in the presence of massive fundamental quarks and scalars. For that purpose, we will use a Feynman diagrammatic approach which results in a novel color-to-kinematics rule, mapping gluons to gravitons in these scattering scenarios. Finally, we establish a novel double copy connection between classical effective actions of two massive classical worldlines which are colored and interacting in Yang-Mills theory and dilaton charged and interacting through dilaton-gravity. Doing so, we extend and improve existing work relating the same system of worldlines through a double copy at the level of perturbative solutions to the involved equations of motion for the gluon and graviton fields, as has been proposed by W. Goldberger and A. Ridgway.

Das Verstaendnis dafuer, welche Freiheitsgrade fuer das Eingeschlossensein der Quarks von Bedeutung sind, ist ein altbekanntes Problem. Da weithin angenommen wird, dass das Zentrum der Eichgruppe eine bedeutende Rolle spielt, ist es interessant, eine Theorie mit einem trivialen Zentrum zu untersuchen. Das einfachste Modell, um dieses Problem zu untersuchen, ist eine Theorie mit ungeradzahliger Dimension der Darstellung der Eichgruppe SU(2). Theorien mit einem trivialen Zentrum werden schon seit langer Zeit in zwei verschiedenen Diskretisierungen untersucht: die adjungierte Wilson-Wirkung und die Villain-Wirkung. Es stellte sich heraus, dass sie aus zweierlei Gruenden problematisch sind. Zunaechst zeigte sich, dass in beiden Fällen ein bulk-Phasenuebergang den physikalischen Phasenuebergang bei endlicher Temperatur ueberschattet. Darueberhinaus erwies es sich im Falle der Villain-Theorie, dass die Anwesenheit von Twist-Sektoren fuer die Konstruktion eines ergodischen Algorithmus problematisch sein kann. Die Gitter-Artefakte, die den bulk-Phasenuebergang verursachen, wurden mit Z(2) Monopolen identifiziert. Diese Monopole koennen mit Hilfe eines entsprechenden chemischen Potentials unterdrueckt werden. Eine erste Untersuchung des Phasenuebergangs bei endlicher Temperatur durch andere Autoren wurde nur im Falle der Villain-Wirkung durchgefuehrt, wobei in dieser Untersuchung die Twist-Sektoren ohne Beruecksichtigung blieben. In der vorliegenden Arbeit untersuchen wir nichtstoerungstheoretisch die Wilson-Wirkung in der adjungierten Darstellung der Eichgruppe SU(2) mit einem chemischen Potential, welches die Z(2)-Monopole bei nicht verschwindender Temperatur und bei Temperatur Null unterdrueckt. Wir untersuchen hierbei die Auswirkungen des chemischen Potentials lambda auf einige Observable. Fuer hinreichend grosse lambda zeigen die Observablen keine Diskontinuitaet in der adjungierten Kopplung. In diesem Gebiet des Phasendiagramms untersuchen wir, meist eingeschraenkt auf den trivialen Twist-Sektor, die Existenz eines Phasenuebergangs bei endlicher Temperatur. Um diesen Phasenuebergang zu identifizieren, gelingt es uns, einen neuen Ordungsparameter zu definieren, den wir erfolgreich auch in der fundamentalen Darstellung der SU(2) testen. Ferner analysieren wir die raeumliche Verteilung der fundamentalen Polyakov-loop-Variable und des Pisaer Unordnungs-Operators, welcher die Kondensation magnetischer Ladungen beschreibt. Die Ergebnisse, die wir mit diesen Untersuchungsmethoden erhielten, lassen auf einen vom bulk-Phasenuebergang entkoppelten Phasenuebergang bei endlicher Temperatur oder einen cross-over schliessen. / The understanding of which degrees of freedom are relevant for the confinement of quarks is a long standing problem. Since it is widely believed that the center of the gauge group plays an important role, it is interesting to study a theory with a trivial center. The simplest model to investigate this problem is provided by a theory in an odd-dimensional representation of the gauge group SU(2). Center-blind theories were studied long time ago in two different discretizations, the adjoint Wilson and the Villain action, and they turned out to be problematic for two reasons. In both cases a bulk phase transition was shown to overshadow the physical finite temperature one. Another feature, pointed out in the Villain case, was the presence of twist sectors, which could cause difficulties in the construction of an ergodic algorithm. The lattice artifacts responsible for the bulk phase transition were identified with Z(2) monopoles and they could be suppressed by the use of an appropriate chemical potential. A preliminary investigation of the finite temperature phase transition by other authors was done only in the Villain case and without taking care of the twist sectors. In this thesis we perform a lattice study of the Wilson action in the adjoint representation of the gauge group SU(2) with a chemical potential, which suppresses the Z(2) monopoles at zero and non-zero temperature. We investigate the effects of the chemical potential lambda on some observables. For large enough lambda at vanishing temperature the observables do not show any discontinuity in the adjoint coupling. In this region we study the existence of a finite temperature phase transition restricting ourselves mainly to the trivial twist sector. In order to detect this phase transition we are able to define a new order parameter, which we successfully test also for the case of the fundamental representation of SU(2). Furthermore we analyze the spatial distribution of the fundamental Polyakov loop and the Pisa disorder operator which detects the condensation of magnetic charges. These different tools provide an indication for a finite temperature phase transition or crossover decoupled from the bulk phase transition.

Die folgenden Fragen standen im Mittelpunkt der Dissertation: Wie handeln Grundschulkinder aus, wenn sie von ihren Peers ungerecht behandelt werden? Welche unmittelbaren Wirkungen hat ihr Vorgehen? In welchem Zusammenhang steht das Vorgehen in der Konfliktsituation mit der Stellung unter den Peers? Theoretische Grundlage waren die Entwicklungsmodelle zum Aushandeln von Yeates und Selman (1989) sowie Hawley (1999). Es nahmen 213 Dritt- und Fünftklässler an der Untersuchung teil. Eine Kombination qualitativer und quantitativer Methoden wurde verwendet. In einem individuellen Interview wurde erhoben, welche Taktiken (eine Handlungseinheit) sowie welche Strategien (Abfolge von Taktiken) die Kinder in einer hypothetischen Normbruchsituation einsetzen würden. Die Kinder wurden auch gefragt, welche unmittelbaren Wirkungen sie erwarten, wenn sie die vorgeschlagene Taktik einsetzen. Die Stellung der Kinder wurde sowohl bezüglich ihres Einflusses (Peerrating) als auch bezüglich ihrer Akzeptanz (Soziometrie) unter den Klassenkameraden erhoben. Die von den Kindern genannten Taktiken wurden vier übergeordneten Kategorien zugeordnet: Verhandeln, Erzwingen, Ausweichen und Aufgeben. Nach den Erwartungen der Kinder führen sowohl Verhandlungstaktiken als auch erzwingende Taktiken in um die Hälfte der Fälle zur Durchsetzung. Erzwingende Taktiken gehen jedoch häufig mit unfreundlichen Reaktionen einher. Einfluss und Akzeptanz der Kinder waren davon abhängig, welche Kombination und Sequenz von Taktiken (Strategie) sie wählten. Beispielsweise waren Kinder einflussreich und beliebt, die eine Reihe von Verhandlungstaktiken generierten oder die zunächst Verhandlungstaktiken vorschlugen und danach erzwingende Taktiken. Kinder, die sofort Zwang einsetzen würden, hatten wenig Einfluss und wurden abgelehnt. Außerdem fanden sich Geschlechts- und Altersunterschiede hinsichtlich des Vorgehens in der hypothetischen Normbruchsituation sowie der Zusammenhänge zwischen Taktiken und Stellung unter Peers. / The dissertation dealt with the following questions: How do children react, when a peer infringes upon their rights? What immediate outcomes are connected to their actions? What is the relation between the way children proceed in the conflict situation and their social standing among their peers? As a theoretical background served the modells about negotiations by Yeates and Selman (1989) as well as Hawley (1999). 213 third- and fifthgraders participated in the study. A combination of qualitative and quantitative methods was used. Children were individually interviewed to assess what tactics (unit of action) as well as what strategies (sequence of tactics) they would apply in a hypothetical conflict involving a rights infraction. Children were also asked what immediate outcomes they expected, using the proposed tactic. Children's social standing was assessed concerning their influence (peerrating) as well as their acceptance (sociometrie) among their classmates. The tactics propsed by the children were assigned to four superordinate categories: negotiate, coerce, get out of the way, give in. According to the expectations of the children both negotiation tactics and coercive tactics lead to assertion in about half of the cases. Coercive tactics however often evoque unfriendly responses. Children differed in their influence and acceptance depending on the combination and sequence of tactics (strategy) they chose. For example children, which generated a series of negotiation tactics and children, which proposed negotiation tactics in the beginning and coercion tactics later were both influental and liked. Children, which chose coercion allready in the beginning had little influence and were rejected. Also gender and age differences were found concerning the tactics chosen in the hypothetical conflict situation and the relation between tactics and social standing among peers.

Die phytotoxisch wirkende Trichloressigsäure (TCA) wurde bis in die 1980er Jahre in Form von Natriumtrichloracetat (TCAA- Na) als Herbizid in der Land- und Forstwirtschaft eingesetzt. Mittlerweile ist die Verwendung von TCA als Herbizid aufgrund unerwünschter Nebenwirkungen auf Nutzpflanzen in den meisten europäischen Ländern und vielen weiteren Staaten der Erde untersagt. Tetrachlorethen (PER) gehört zur Stoffgruppe der leichtflüchtigen Chlorkohlenwasserstoffe (LCKW) und findet weltweit hauptsächlich als Entfettungs- und Reinigungsmittel in der metallverarbeitenden sowie chemischen Industrie Anwendung. Darüber hinaus kommen Altlasten, wie z.B. die im Landkreis Bitterfeld (Sachsen- Anhalt) gelegene Deponie Grube Antonie als anthropogene Flächenquelle von PER- Emissionen in Betracht. Die Grube Antonie verfügt über ein sehr großes Inventar sowohl an LCKW als auch an TCA und ist u.a. von Pioniergehölzen, wie der Birke (Betula pendula ROTH), besiedelt. PER wird unter bestimmten physikochemischen Bedingungen in der Atmosphäre zu TCA abgebaut. Darüber hinaus ist mittlerweile bekannt, daß PER nach stomatärer bzw. cuticulärer Resorption in der Blatt- bzw. Nadelmatrix von Pflanzen in Anwesenheit von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) u.a. zu phytotoxischer TCA metabolisiert werden kann. Aufgrund dieser biogenen TCA- Bildung wird PER auch in Verbindung mit neuartigen Waldschäden gebracht. Sowohl regionale als auch weltweit durchgeführte Untersuchungen zeigten, daß besonders Nadelgehölze, wie die Kiefer (Pinus sylvestris L.) z.T. hohe TCA- Gehalte in den Nadeln akkumulieren. Während in den letzten Jahren der Kenntnisstand hinsichtlich der natürlichen und anthropogenen TCA- Quellen immer mehr zunahm, ist über die schädigende Wirkung von TCA sowie ihrer Präcursoren (wie z.B. PER) auf Wild- und Forstpflanzen bisher nur wenig bekannt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin, anhand von ökotoxikologischen Untersuchungen sowie pflanzenphysiologischen (Chl a - Fluoreszenz), dendrologischen und biochemischen Meßmethoden zu prüfen, ob von Tetrachlorethen (PER) und dessen Metabolit Trichloressigsäure (TCA) ein phytototoxisches Risiko, insbesondere für die Baumarten Kiefer (Pinus sylvestris L.) und Birke (Betula pendula ROTH), ausgeht. Zur Erfüllung der Zielstellung wurden Monitoringuntersuchungen an PER/TCA- belasteten Birken, Untersuchungen zur Aufnahme, Akkumulation und Wirkung von über den Boden/Wurzel- Pfad appliziertem TCAA bei Kiefer sowie mehrjährige Untersuchungen zur PER- Applikation über den Luftpfad in Expositionskammern, zur Bildung und Akkumulation von TCA und zu PER/TCA- induzierten Wirkungen an Birken und Kiefern durchgeführt.

Die phytotoxisch wirkende Trichloressigsäure (TCA) wurde bis in die 1980er Jahre in Form von Natriumtrichloracetat (TCAA- Na) als Herbizid in der Land- und Forstwirtschaft eingesetzt. Mittlerweile ist die Verwendung von TCA als Herbizid aufgrund unerwünschter Nebenwirkungen auf Nutzpflanzen in den meisten europäischen Ländern und vielen weiteren Staaten der Erde untersagt. Tetrachlorethen (PER) gehört zur Stoffgruppe der leichtflüchtigen Chlorkohlenwasserstoffe (LCKW) und findet weltweit hauptsächlich als Entfettungs- und Reinigungsmittel in der metallverarbeitenden sowie chemischen Industrie Anwendung. Darüber hinaus kommen Altlasten, wie z.B. die im Landkreis Bitterfeld (Sachsen- Anhalt) gelegene Deponie Grube Antonie als anthropogene Flächenquelle von PER- Emissionen in Betracht. Die Grube Antonie verfügt über ein sehr großes Inventar sowohl an LCKW als auch an TCA und ist u.a. von Pioniergehölzen, wie der Birke (Betula pendula ROTH), besiedelt. PER wird unter bestimmten physikochemischen Bedingungen in der Atmosphäre zu TCA abgebaut. Darüber hinaus ist mittlerweile bekannt, daß PER nach stomatärer bzw. cuticulärer Resorption in der Blatt- bzw. Nadelmatrix von Pflanzen in Anwesenheit von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) u.a. zu phytotoxischer TCA metabolisiert werden kann. Aufgrund dieser biogenen TCA- Bildung wird PER auch in Verbindung mit neuartigen Waldschäden gebracht. Sowohl regionale als auch weltweit durchgeführte Untersuchungen zeigten, daß besonders Nadelgehölze, wie die Kiefer (Pinus sylvestris L.) z.T. hohe TCA- Gehalte in den Nadeln akkumulieren. Während in den letzten Jahren der Kenntnisstand hinsichtlich der natürlichen und anthropogenen TCA- Quellen immer mehr zunahm, ist über die schädigende Wirkung von TCA sowie ihrer Präcursoren (wie z.B. PER) auf Wild- und Forstpflanzen bisher nur wenig bekannt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin, anhand von ökotoxikologischen Untersuchungen sowie pflanzenphysiologischen (Chl a - Fluoreszenz), dendrologischen und biochemischen Meßmethoden zu prüfen, ob von Tetrachlorethen (PER) und dessen Metabolit Trichloressigsäure (TCA) ein phytototoxisches Risiko, insbesondere für die Baumarten Kiefer (Pinus sylvestris L.) und Birke (Betula pendula ROTH), ausgeht. Zur Erfüllung der Zielstellung wurden Monitoringuntersuchungen an PER/TCA- belasteten Birken, Untersuchungen zur Aufnahme, Akkumulation und Wirkung von über den Boden/Wurzel- Pfad appliziertem TCAA bei Kiefer sowie mehrjährige Untersuchungen zur PER- Applikation über den Luftpfad in Expositionskammern, zur Bildung und Akkumulation von TCA und zu PER/TCA- induzierten Wirkungen an Birken und Kiefern durchgeführt.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss der NMDA-Rezeptorantagonisten, Memantin, MK-801, CGS und Ifenprodil auf die hypoxieinduzierte Zellschädigung an kortikalen Zellen der Ratte. Außerdem wurde der Einfluss von subtoxischen Konzentrationen von NMDA sowie von Roscovitin, einem Hemmer Cyclin-abhängiger Kinasen, auf die hypoxiebedingte Zellschädigung untersucht. Ziel dieser Arbeit war es, die neuroprotektive Wirkung dieser Substanzen zu erfassen. Zur Untersuchung der hypoxischen Schädigung wurden zwei 48-Well-Zellkulturplatten mit 15 Tage alten kortikalen Zellen der Ratte verwendet. Eine Kulturplatte wurde für vier Stunden mit HEPES(N-2-Hydroxyethylpiperazine-N’-2-Ethansulfonsäure)-Puffer (ohne Glucose) unter hypoxischen Bedingungen inkubiert. Die zweite Platte, mit glukorisiertem HEPES-Puffer, wurde für vier Stunden unter normoxischen Bedingungen inkubiert. Der HEPES-Puffer wurde nach vier Stunden entfernt, die Kulturplatten mit Dulbecco’s Modified Eagle Medium (DMEM) gewaschen und mit diesem Medium für 24 Stunden unter normoxischen Bedingungen inkubiert. Anschließend wurde das Medium ent¬fernt, durch NMDA, Memantin, Roscovitin, CGS und Ifenprodil ersetzt und die Ansätze für weitere 24 Stunden unter normoxischen Bedingungen inkubiert. Zur Beurteilung der Zellschädigung wurden der Aktivitätsanstieg der Laktat-Dehydrogenase (LDH), die Freisetzung freier Sauerstoffradikale und die Steigerung der Caspase-Aktivität bestimmt. Während die Bestimmung der LDH-Aktivität und die Freisetzung der freien Sauer¬stoff¬radikale nekrotische Veränderungen der Zellen charakterisiert, zeigt eine Zunahme der Caspase-Aktivität apoptotische Vorgänge an. LDH ist ein stabiles zytoplasmatisches Enzym, das in fast allen Körperzellen vorkommt. Beim Absterben der Zelle wird das Enzym durch die Schädigung der Plasmamembran aus der Zelle freigesetzt, so dass es zu einem Anstieg der LDH-Aktivität proportional zur Anzahl der toten Zellen kommt. Diese Aktivität wurde spektrophotometrisch mit einem Mikrotiterplatten-Lesegerät bestimmt. Die Ergebnisse des LDH-Tests zeigen, dass nach der 24-stündigen Behandlung der Zellen mit MK-801 die LDH-Aktivität um 11%, bei Roscovitin um 13%, bei Memantin (5 µM) um 56%, bei Memantin (0,5 µM) um 52% und mit NMDA (5 µM) um 44% signifikant vermindert wurde. Bei einer hypoxiebedingten Schädigung kortikaler Zellen kommt es auch zur Bildung freier Sauer¬stoff¬radikale. 2’,7’-Dichlorfluorescein Diacetat (2’,7’-H2DCF-DA) wird von den Zellen auf¬ge¬nommen und intrazellulär mit Sauerstoff- und Stickstoffspezies zum Fluoreszenz¬farb-stoff 2’,7’-Dichlorodihydrofluorescein (DCF) deacetyliert. DCF verbleibt dabei in den Zellen, so dass die Messung der Fluoreszenz der Zellen als Maß für intrazelluläre Oxidationsprozesse verwendet werden kann. Die DCF-Fluoreszenz-Änderung wurde mittels eines Fluorimeters gemessen und die daraus resultierenden Daten mit einer im Fluorimeter integrierten Software bearbeitet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Freisetzung der freien Sauerstoffradikale, der hypoxiegeschädigten Zellen, signifikant durch Ifenprodil (10 µM) um 119%, Memantin (50 µM) um 88% und NMDA (5 µM) um 134% reduziert wurde. Die hypoxieinduzierte Zellmembranschädigung führt desweiteren zu einem Anstieg der Caspase-Aktivität. Mit Hilfe des Apo-One Homogeneous Caspase-3/7-Assays (Promega) wurde die Aktivität der Caspasen 3 und 7 fluorimetrisch bestimmt. Um die unterschiedliche Zelldichte in den Kulturschalen zu berücksichtigen, wurde eine Proteinbestimmung nach der Bicinchoninsäure-Methode (Smith et al. 1985) durchgeführt. Einen protektiven Effekt auf die Zellschädigung zeigen Memantin und NMDA in Bezug auf die Beeinflussung dieser Caspase-Aktivität. Der hypoxiebedingte Anstieg der Caspase-3-Aktivität konnte nach 24-stündiger Inkubation mit Memantin (5 µM) um 24%, mit Memantin (0,5 µM) um 28% und mit NMDA (5 µM) um 24% vermindert werden. CGS hat in diesen Versuchen keinen protektiven Einfluss auf die hypoxie¬induzierte Zellschädigung. Diese Arbeit zeigt, dass die Applikation niedriger NMDA-Konzentrationen neuroprotektive Effekte auf die Entwicklung der hypoxischen Schädigung von kortikalen Zellen der Ratte hat. Darüber hinaus wird vermutet, dass NMDA sogar einen trophischen Effekt auf das Über-leben der kortikalen Neurone ausübt. Dieser schützende Mechanismus von NMDA scheint denselben, wenn nicht sogar einen größeren protektiven Effekt wie Memantin zu induzieren. Um die Therapiemöglichkeiten der zerebralen Hypoxie durch neuroprotektive Medikamente zu optimieren, wären jedoch weitergehende Untersuchungen besonders als In-vivo-Modelle wünschenswert.

Carbon nanotubes (CNTs) have attracted a significant attention in a wide variety of applications due to their excellent physical and chemical properties. Specifically, CNTs reinforced polymer nanocomposites have considerable potential for the realization of highly sensitive, flexible, stable and durable strain sensors. However, the performance of polymer/CNTs strain sensors is influenced by many factors. Especially, the homogeneity of the CNTs distribution within the polymer matrix and the adhesion of nanocomposite film to the polymer substrate play a decisive role. Additionally, the electrical and piezoresistive responses of polymer/CNTs nanocomposites, as well as their response under variable environmental conditions need to be considered. The main aim of this thesis is to develop polymer/CNTs nanocomposites for strain sensing applications. Thereby, the focus is on the development of suitable, cost-effective and simple preparation methods of polymer/CNTs-based strain sensitive nanocomposites and on the selection of suitable flexible substrate. However, during deposition, residual stress can be formed at the interface between the film and the substrate, which leads to thin film failures. Therefore, an analytical model is developed to predict the stress distribution in the film aiming to define the suitable processing conditions for low residual stress formations. Furthermore, specific surface treatments are proposed in order to enhance the adhesion between the substrate and the thin film, which are investigated by contact angle measurement (CAM), X-rays spectroscopy (XPS)and atomic force microscopy (AFM). Nanocomposites with up to 1 wt.% multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were prepared using a simple direct mixing method. The process parameters, such as sonication time and curing time, have been determined based on several characterization techniques. Dispersions qualities were examined using morphological and topography characterizations including scanning electron microscopy (SEM) and AFM. Additionally, DC measurements were performed on the polymer/CNTs nanocomposites in order to optimize the process parameters depending on the electrical conductivity and piezoresistivity of the nanocomposite. The impact of surface treatment on the strain sensing behavior was evaluated. Furthermore, electrical and piezoresistive responses under humidity and temperature effects were investigated. Analytical investigations show that the residual stresses can be minimized by using low deposition temperatures and by increasing the film thickness. Comparison of surface treatment techniques demonstrates that oxygen plasma cleaning improves adhesion at the interface by enlarging the surface area and enhancing the surface wettability and the surface polarity due to the introduction of functional groups. Morphological characterizations show the good homogeneity of MWCNTs and depict the importance of optimization of sonication time for the uniform filler distribution. Furthermore, AFM analysis show that the surface roughness is reduced as sonication time is increased due to the debundling of CNTs agglomeration. However, excessive sonication time can lead to higher roughness caused by breaking of CNTs, which get thereby the tendency to re-agglomerate. A low percolation threshold was achieved at a CNTs concentration of 0.3 wt.% which is significantly lower than the CNT concentrations reported in literature and demonstrating the quality of dispersion process adopted. Higher sensitivity is achieved at this CNTs concentration with approximately linear piezoresistive behavior of around R 2 = 0.9904. The novel strain sensitive nanocomposites show good stability at ambient conditions and good durability under mechanical cyclic test. In addition, it is found that the sensing behavior depends greatly on the surface roughness. A high stability and linearity with good sensitivity were observed for the sensor having low surface roughness. The temperature and humidity dependency of the composite is affected by the environmental changes. Therefore, an encapsulation of the film is required to minimize moisture absorption in addition to get better sensor recovery under mechanical load comparing to non-encapsulated film. / Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNTs) genießen aufgrund ihrer hervorragenden physikalischen und chemischen Eigenschaften in einer Vielzahl von Anwendungen eine große Aufmerksamkeit. Insbesondere CNT-verstärkte polymere Nanokomposite haben ein erhebliches Potenzial für die Realisierung hochempfindlicher, flexibler, stabiler und langlebiger Dehnungssensoren. Die Eigenschaften von Polymer/CNT-Dehnungssensoren werden von vielen Faktoren beeinflusst. Insbesondere die Homogenität der CNT-Verteilung innerhalb der Polymermatrix und die Haftung des Nanokompositfilms auf dem Polymersubstrat spielen eine entscheidende Rolle. Darüber hinaus müssen die elektrischen und piezoresistiven Eigenschaften von Polymer/CNTs-Nanokompositen sowie deren Reaktion auf variable Umgebungsbedingungen berücksichtigt werden. Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von Polymer/CNT-Nanokompositen für die Anwendung als Dehnungsmessstreifen. Der Fokus liegt auf der Entwicklung geeigneter, kostengünstiger und einfacher Präparationsmethoden von Polymer/CNT-basierten dehnungsempfindlichen Nanokompositen und deren Realisierung auf geeigneten flexiblen Substraten. Während der Abscheidung kann an der Grenzfläche zwischen Film und Substrat Eigenspannung entstehen, die zu Dünnschichtfehlern führt. Daher wird ein analytisches Modell zur Vorhersage der Spannungsverteilung im Film entwickelt, um die geeigneten Verarbeitungsbedingungen für geringe Eigenspannungsformationen zu definieren. Darüber hinaus werden spezifische Oberflächenbehandlungen vorgeschlagen, um die Haftung zwischen dem Substrat und dem Dünnfilm zu verbessern, die durch Kontaktwinkelmessung (CAM), Röntgenspektroskopie und Rasterkraftmikroskopie (AFM) untersucht werden. Nanokompositen mit bis zu 1 wt.% mehrwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren (MWCNTs) wurden mit einem einfachen Direktmischverfahren hergestellt. Die Prozessparameter, wie Ultraschallzeit und Aushärtezeit, wurden auf der Grundlage verschiedener Charakterisierungstechniken bestimmt. Die Dispersionsqualitäten wurden mittels morphologischer und topographischer Charakterisierungen einschließlich Rasterelektronenmikroskopie (REM) und AFM untersucht. Zusätzlich wurden DC-Messungen an den Polymer/CNT-Nanokompositen durchgeführt, um die Prozessparameter in Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit und der Piezoresistivität des Nanokomposits zu optimieren. Der Einfluss der Oberflächenbehandlung auf das Verhalten des Dehnungssensors wurde bewertet. Darüber hinaus wurden elektrische und piezoresistive Reaktionen unter Feuchtigkeits- und Temperatureinflüssen untersucht. Analytische Untersuchungen zeigen, dass die Eigenspannungen durch niedrige Depositionstemperaturen und eine Erhöhung der Schichtdicke minimiert werden können. Der Vergleich von Oberflächenbehandlungstechniken zeigt, dass die Sauerstoff-Plasma-Reinigung die Haftung an der Grenzfläche verbessert, in dem sie die Oberfläche vergrößert und die Benetzbarkeit der Oberfläche sowie die Oberflächenpolarität durch die Einführung von Funktionsgruppen verbessert. Morphologische Charakterisierungen zeigen die gute Homogenität vom Epoxid /MWCNTs Nanokompositen und die Bedeutung der Optimierung der Ultraschallzeit für die gleichmäßige Füllstoffverteilung. Darüber hinaus zeigt die AFM Analyse, dass die Oberflächenrauhigkeit durch die Entbündelung der CNT-Agglomerate für eine längere Ultraschallzeit reduziert wird. Eine übermäßige Ultraschallzeit kann jedoch zu einer höheren Rauigkeit durch Brüche von CNTs führen, die dadurch zu einer erhöhten Reagglomerationsneigung führen. Ein niedriger Perkolationsschwellenwert wurde bei einer CNT-Konzentration von 0.3 wt.% erreicht, welches deutlich niedriger als die in der Literatur berichteten CNT-Konzentrationen ist. Dies belegt die hohe Qualität des vorgeschlagenen Dispersionsprozesses. Eine höhere Empfindlichkeit wird bei dieser CNT-Konzentration mit einem annähernd linearen piezoresistiven Verhalten von etwa R 2 = 0.9904 erreicht. Die neuartigen spannungsempfindlichen Nanokompositen weisen eine gute Stabilität der Umgebungsbedingungen und eine gute Haltbarkeit im mechanischen Zyklustest auf. Darüber hinaus wird festgestellt, dass das Abtastverhalten stark von der Oberflächenrauheit abhängt. Eine hohe Stabilität und Linearität bei guter Empfindlichkeit wurde für den Sensor mit geringer Oberflächenrauigkeit beobachtet. Das Verhalten des Sensors wird durch Umweltveränderungen aufgrund von Temperatur und Luftfeuchtigkeit beeinflusst. Daher ist eine Verkapselung des Films erforderlich, um die Feuchtigkeitsaufnahme zu minimieren. Die realisierte Verkapselung hat zusätzliche Vorteile in Bezug auf die Sensor Rückgewinnung unter mechanischer Belastung im Vergleich zu nicht gekapseltem Film gezeigt.

As the title implies, the chief goal of the present work is the improvement of the barrier effects of textile fabrics in the medical sector, in particular, in the operating room, which would be an effective safeguard against the causative pathogens allowing the health workers to work in and around hostile atmospheres and to accomplish useful tasks. To overcome the inherent drawbacks of surgical gown from classical fibers of both natural and synthetic origins, polyester micro filament fabric, down to 0.62 dtex per filament, was used to substitute them. Two major pathways have been chosen to render the surface hydrophobic: - Wet-chemical treatment - Plasma modification For the maximum efficiency of a specific wet-chemical, the following application formulations were found to be best effective: pH =4-5 Drying temperature and time=100°C / 90s Pick-up = 80% Curing temperature and time= 160°C / 120s A range of physical and chemical parameters have been found exerting significant influence on the extent of modification of the material: - Wetting agent - Amount of fluorine content in the chemical - Subsequent heat treatment of the finished material after washing - Ironing of the fabric For the plasma enhanced surface fluorination the following plasma gases were used: - Saturated fluorine compounds: CF4 and C2F6 - Reducing agent: H2 and C2H4 The exposure of the substrate to a pure C2F6 discharge resulted in higher hydrophobicity than the substrates exposed to CF4 plasma. Stepwise increased mixture of H2 or C2H4 to a proportionally decreased amount of C2F6 plasma showed a gradual decrease in contact angle and a substantial increase in sliding angle values. In addition to the treatments with gas mixtures a two-step technique, i.e., treatment with C2H4 prior to C2F6 plasma, was applied that appeared to be very promising in modifying the surface characteristics. Both, the contact angles and the sliding angles remaining almost constant on a very high level with increasing amount of C2H4 in the feed composition. An essentially vital concern of the work was the characterization of the treatment effect comprising both physical and chemical aspects. By washing the materials for 20 times no significant impairment of hydrophobic character has been noticed in case of fluorocarbon finishing agents as well as by the surface treated with C2H4 followed by C2F6 plasma (i.e., a two-step technique), wherein a complete loss of hydrophobic effect washing the silicone-treated materials for 10 times was observed. In breathability aspect, the plasma modification was found to be the best-suited technique with zero reduction of air permeability in comparison to wet-chemical finishing. The barrier test as a measure of dye absorption was conducted using protein solution, synthetic and human blood and the efficiency were verified by colorimetric technique. In contrast to pure plasma treatments, modification of the fabric with plasma in two-step treatment as well as with wet-finishing method using fluorocarbon compounds were completely impervious to artificial and real blood. The most striking feature was the zero uptake of the protein solution by all treated surfaces.

Pharmaka werden nach ihrer Einnahme bzw. Verabreichung über verschiedene Pfade in die Umwelt eingetragen. Obwohl Arzneimittel zu den toxikologisch best-untersuchten und -charakterisierten Stoffen gehören, ist ihre Wirkung auf die Umwelt und die darin lebenden Organismen weit weniger gut untersucht. Wenn in der Literatur Daten zur Ökotoxizität vorhanden sind, so beziehen sich diese meist nur auf die Wirkung von Einzelstoffen. In der Umwelt sind die Organismen jedoch gegenüber Mischungen exponiert. Aufgrund der geschilderten Problematik wurden eine Reihe von Arzneimitteln unterschiedlicher Indikationsgruppen einzeln und in Kombination mit dem Embryotest mit dem Zebrabärbling (Danio rerio, DarT) untersucht. Dieses Testsystem wurde durch Schulte & Nagel (1994) als Alternativmethode zum akuten Fischtest nach OECD 203 entwickelt und bietet den Vorteil neben letalen auch eine Reihe von subletalen Endpunkten erfassen zu können. Es handelt sich zudem nach dem deutschen Tierschutzgesetz nicht um einen Tierversuch. Die generelle Vergleichbarkeit der ermittelten Werte mit Daten aus akuten Fischtests nach OECD 203 sowie die Anwendbarkeit für verschiedenste Fragestellungen konnten in einer Reihe von Studien gezeigt werden (Nagel, 2002). Für die hier vorgestellten Untersuchungen wurden zunächst 32 Pharmaka und drei Pflanzenschutzmittel als Einzelstoffe mit dem DarT untersucht. Basierend auf den Ergebnissen der Einzelstofftests wurden Mischungen sowohl aus Substanzen mit ähnlichen als auch unähnlichen Wirkmechanismen getestet. Es zeigte sich, dass unabhängig vom Wirkmechanismus die Mischungstoxizität durch das Konzept der Konzentrationsadditivität gut vorhergesagt wurde, während das Konzept der Unabhängigen Wirkung die Mischungstoxizität unterschätzte. Ebenfalls konnte gezeigt werden, dass die Kombination der Stoffe auf Basis der NOEC, die im DarT anhand der Herzschlagfrequenz nach 48 Stunden ermittelt wird, zu deutlichen Mischungseffekten führt.

Das ultraschallunterstützte Rührreibschweißen (USE-FSW) als innovatives Hybrid-Pressschweißverfahren zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus, welche es für die Kombination artfremder metallischer Werkstoffe mit deutlich unterschiedlichem Schmelzpunkt ermöglichen, qualitativ hochwertigere Verbunde zu realisieren. Die vorliegende Arbeit thematisiert experimentelle Untersuchungen der Auswirkungen des zusätzlich eingekoppelten Leistungsultraschalls auf das Prozessverhalten und die Bindungsmechanismen sowie daraus resultierender mechanischer Verbundeigenschaften beim ultraschallunterstützten Rührreibschweißen von Aluminium/Stahl-Verbunden. Im Anschluss an die Ermittlung geeigneter Parameter für das konventionelle Rührreibschweißen erfolgen grundlegende Betrachtungen des Einflusses des Leistungsultraschalls auf das Schwingungsverhalten, das thermische Verhalten und das insitu- Prozesskraftverhalten, aus denen bestmögliche Ultraschallparameter abgeleitet werden. Nachfolgende detaillierte, vergleichende Untersuchungen des konventionellen und des ultraschallunterstützten Rührreibschweißprozesses belegen unter anderem eine Reduktion der Dicke spröder, aluminiumreicher intermetallischer Phasen am Verbund-Interface des USE-FSW-Verbundes, was in einer Erhöhung der Zugfestigkeit und der Duktilität resultiert. / The ultrasound enhanced friction stir welding (USE-FSW) as an innovative hybrid solid state joining process is characterized by a number of advantages that enable the realization of higher quality joints for the combination of dissimilar, metallic material combinations with strongly differing melting points. The present work addresses the impact of the additional power ultra- sound transmission on the process behavior and the bonding mechanisms as well as resulting mechanical joint properties for the ultrasound enhanced friction stir welding of aluminum/steel joints via experimental investigations. Subsequent to the determination of suitable parameters for the conventional friction stir welding basic considerations of the power ultrasound influence on the oscillation behavior, the thermal behavior and the in-situ process force behavior take place for deriving a best possible set of ultrasound parameters. Moreover, the conventional and the ultrasound enhanced friction stir welding process are investigated comparatively in detail, proving a reduction in thickness for brittle, aluminum-rich intermetallic phases at the USE-FSW joint interface among other things, resulting in an improved tensile strength and ductility.