In the presented thesis we study the changes in distribution of the size of vacancy clusters in metals processed by severe plastic deformation, so called ul- tra fine grained materials. We use a modern non-destructive method of positron annihilation spectroscopy, which is one of the few methods that allow us to inves- tigate point defects like vacancies with sizes of a few ˚A. The obtained spectra of positrons annihilating in the samples enable us to determine changes of vacancy cluster sizes depending on temperature or severity of the deformation applied on the samples. 1

This diploma thesis focused on manufacturing and characterization of Ti-15Mo metastable beta-Ti alloy prepared by cryogenic milling and spark plasma sintering. Initial powder was prepared by gas atomization and consequently deformed by cryogenic milling (milled powder). Both initial and milled powders were compacted by spark plasma sintering (SPS) at temperatures from 750 řC to 850 řC. Dependence of microstructure and mechanical properties on the parameters of preparation was studied. During cryo-milling, powder particles significantly changed shape from ball-shaped to disc-shaped. Particles were not refined by milling, but severely plastically deformed. SEM observations showed that all prepared samples contain duplex alpha + beta structure. Volume fraction of alpha phase is significantly higher in the sintered milled powder due to increased beta- transus temperature caused by contamination by oxygen and also due to easier alpha phase precipitation caused by refined microstructure. Maximum microhardness of 350 HV was achieved for both types of sintered powders. High microhardness of sintered initial powder can be attributed to formation of omega phase during cooling, while sintered milled powder is strengthened by refined microstructure and small alpha phase precipitates. Cryogenic milling prior to...

Untersuchungen zur Dauerhaftigkeit von ARGlasbewehrung im Textilbeton haben gezeigt, dass durch die Alkalität des Betons in Verbindung mit Feuchtigkeit eine Glaskorrosion hervorgerufen wird, die im Laufe der Zeit zu Festigkeitsverlusten des Glases führt. Eine Möglichkeit, die durch die Glaskorrosion verursachten Festigkeitsverluste zu reduzieren, stellt die Polymermodifikation des Betons dar. Durch die Polymerzugabe wird die Wasseraufnahme der Feinbetonmatrix reduziert, dadurch sinkt der Gehalt an gelösten Alkalien im Bereich der Bewehrung. Um den Einfluss verschiedener Feinbetonmatrices auf die Dauerhaftigkeit von Textilbeton beurteilen zu können, sind u. a. zeit- und tiefenabhängige Informationen zur Feuchteverteilung erforderlich, die durch den Einsatz der NMR-Technik gewonnen werden. Der nachfolgende Artikel beschreibt den Feuchtetransport in einer speziell für den Textilbeton entwickelten Feinbetonmatrix sowie den Einfluss verschiedener Modifikationsstoffe auf das Wasseraufnahmeverhalten des Betons. / Durability tests of textile reinforced concrete revealed a loss of strength of the AR-glass reinforcement due to glass corrosion effected by the alkalinity and moisture content of the concrete. In order to reduce this strength loss of AR-glass in cementitious matrices, polymers can be used for concrete modification. The aim of the polymer addition is to reduce the amount of capillary water absorption of the matrix, which reduces the amount of free alkalies closed to the reinforcement. In order to evaluate the effect of the concrete matrix on the durability of TRC, it is necessary to determine the moisture content as functions of time and depth. This data can be obtained by the use of nuclear magnetic resonance (NMR) technique. This paper deals with the moisture transport in a finegrained concrete matrix especially developed for the use in TRC as well as the influence of polymer addition on the water absorption properties of the concrete matrix.

Die Einhaltung von Brandschutzanforderungen ist ein wichtiger Aspekt für sichere Baukonstruktionen. Beim innovativen Werkstoff textilbewehrter Beton, der einen Verbundwerkstoff aus einer Feinbetonmatrix und textiler Bewehrung darstellt, ist das Brandverhalten bisher nur unzureichend erforscht worden. Insbesondere das Tragverhalten der einzelnen Komponenten unter hohen Temperaturen stellt noch eine Wissenslücke in der heutigen Forschung dar. Dieser Artikel befasst sich mit den experimentellen Untersuchungen an einer Feinbetonmatrix, die ein Größtkorndurchmesser von 0,6 mm aufweist, sowie an AR-Glas- und Carbongarnen. Basierend auf instationären Versuchen werden das Spannungs- und Dehnungsverhalten unter hohen Temperaturen abgeleitet und Ansätze zur rechnerischen Beschreibung des Hochtemperaturverhaltens vorgeschlagen. / The design of structural members under fire attack is an important aspect for safe constructions. For the innovative material textile reinforced concrete (TRC), which is a composite material made of fine-grained concrete and textile reinforcement, the fire behavior has not been investigated insufficiently yet. Especially the load-bearing behavior under high-temperatures of the single components marks a gap in the state-of-the-art of science and technology today. This article deals with experimental investigations on a fine-grained concrete matrix, which has maximum grain size of only 0.6 mm, as well as yarns made of AR-glass and carbon. On the basis of transient tests the stress and strain behavior under high temperatures is derived. Finally, a calculative approach for the hightemperature behavior is presented.

Poorly water-soluble drugs (PWSDs), to date, require advanced formulation techniques to improve solubility and achieve the required plasma concentration to show a therapeutic effect when orally administered. Lipid-based formulations (LBFs) are an enabling strategy that is being used to improve the oral delivery of PWSDs. The aim of this study was to investigate the effect of lipid-based formulation, Type IIIA-LC, on the solubilization patterns of PWSDs, namely, carvedilol and felodipine. Solubility studies, for both drugs, were performed with LBF dispersed in -1) dog intestinal fluid (DIF), and 2) water, to identify and compare the extent of solubility in different matrices, and in silico to identify interesting patterns with any correlations in experimental and computational data. Solubility studies showed that carvedilol had better solubility in LBF when compared to felodipine. Computational studies showed that both drugs solubilized in the colloid in both digested and undigested states. Effect of drug loading had no significant difference on the solubilization patterns of both drugs. The maximum drug loading done was for 100 molecules though there is the possibility of the colloid having a higher capacity. Digestion did not seem to have a significant effect on the distribution of both drugs. In vitro and in silico data were in qualitative agreement and therefore, this computational model can be further used to study the specific processes causing solubilization, improvement, and development of new LBFs.

This work deals with fatigue properties and stability of microstructure of ultrafine-grained (UFG) copper prepared by severe plastic deformation by means of equal channel angular pressing (ECAP) method. The effect of different fatigue loading regimes and thermal exposition on microstructural changes was investigated and the fatigue lifetime curves were experimentally determined. The research attention was focussed on localization of cyclic plastic deformation and fatigue crack initiation in UFG structure. Experimental results indicate that after stress-controlled fatigue loading (both symmetrical and asymmetrical) the microstructure remains ultrafine; no grain coarsening was observed. Contrary to this, strain-controlled fatigue loading results in formation of bimodal structure. Grain coarsening was observed also after thermal exposition at 250 °C for 30 minutes. Annealing at lower temperatures does not result in grain coarsening or development of bimodal structure. Fatigue loading results in development of surface relief in form of cyclic slip markings. Their density, distribution and shape differ for particular fatigue loading regimes. Differences in crack initiation mechanism in low- and high-cycle fatigue region were found. Nevertheless, the characteristic feature for all loading regimes was stability of UFG microstructure in the region of cyclic slip bands and fatigue cracks.

Proteine spielen auf der zellulären Ebene eines Organismus eine fundamentale Rolle. Sie sind quasi die „Maschinen“ der Zelle. Ihre Bedeutung wird nicht zuletzt in ihrem Namen deutlich, welcher 1838 erstmals von J. Berzelius verwendet wurde und „das Erste“, „das Wichtigste“ bedeutet. Proteine sind aus Aminosäuren aufgebaute Moleküle. Unter physiologischen Bedingungen besitzen sie eine definierte dreidimensionale Gestalt, welche für ihre biologische Funktion bestimmend ist. Es wird heutzutage davon ausgegangen, dass diese dreidimensionale, stabile Struktur von Proteinen eindeutig durch die Abfolge der einzelnen Aminosäuren, der Sequenz, bestimmt ist. Diese Abfolge ist für jedes Protein in der Desoxyribonukleinsäure (DNS) gespeichert. Es ist allerdings eines der größten ungelösten Probleme der letzten Jahrzehnte, wie die Beziehung zwischen Sequenz und 3D-Struktur tatsächlich aussieht. Die Beantwortung dieser Fragestellung erfordert interdisziplinäre Ansätze aus Biologie, Informatik und Physik. In dieser Arbeit werden mit Hilfe von Methoden der theoretischen (Bio-) Physik einige der damit verbundenen Aspekte untersucht. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf Wechselwirkungen der einzelnen Aminosäuren eines Proteins untereinander, wofür in dieser Arbeit ein entsprechendes Energiemodell entwickelt wurde. Es werden Grundzustände sowie Energielandschaften untersucht und mit experimentellen Daten verglichen. Die Stärke der Wechselwirkung einzelner Aminosäuren erlaubt zusätzlich Aussagen über die Stabilität von Proteinen bezüglich mechanischer Kräfte. Die vorliegende Arbeit unterteilt sich wie folgt: Kapitel 2 dient der Einleitung und stellt Proteine und ihre Funktionen dar. Kapitel 3 stellt die Modellierung der Proteinstrukturen in zwei verschiedenen Modellen vor, welche in dieser Arbeit entwickelt wurden, um 3D-Strukturen von Proteinen zu beschreiben. Anschließend wird in Kapitel 4 ein Algorithmus zum Auffinden des exakten Energieminimums dargestellt. Kapitel 5 beschäftigt sich mit der Frage, wie eine geeignete diskrete Energiefunktion aus experimentellen Daten gewonnen werden kann. In Kapitel 6 werden erste Ergebnisse dieses Modells dargestellt. Der Frage, ob der experimentell bestimmte Zustand dem energetischen Grundzustand eines Proteins entspricht, wird in Kapitel 7 nachgegangen. Die beiden Kapitel 8 und 9 zeigen die Anwendung des Modells an zwei Proteinen, dem Tryptophan cage protein als dem kleinsten, stabilen Protein und Kinesin, einem Motorprotein, für welches 2007 aufschlussreiche Experimente zur mechanischen Stabilität durchgeführt wurden. Kapitel 10 bis 12 widmen sich Membranproteinen. Dabei beschäftigt sich Kapitel 10 mit der Vorhersage von stabilen Bereichen (sog. Entfaltungsbarrieren) unter externer Krafteinwirkung. Zu Beginn wird eine kurze Einleitung zu Membranproteinen gegeben. Im folgenden Kapitel 11 wird die Entfaltung mit Hilfe des Modells und Monte-Carlo-Techniken simuliert. Mit dem an Membranproteine angepassten Wechselwirkungsmodell ist es möglich, den Einfluss von Mutationen auch ohne explizite strukturelle Informationen vorherzusagen. Dieses Thema wird in Kapitel 12 diskutiert. Die Beziehung zwischen Primär- und Tertiärstruktur eines Proteins wird in Kapitel 13 behandelt. Es wird ein Ansatz skizziert, welcher in der Lage ist, Strukturbeziehungen zwischen Proteinen zu detektieren, die mit herkömmlichen Methoden der Bioinformatik nicht gefunden werden können. Die letzten beiden Kapitel schließlich geben eine Zusammenfassung bzw. einen Ausblick auf künftige Entwicklungen und Anwendungen des Modells.

The theory of the lamellar eutectoid reaction by volume diffusion has been extended to account for solute segregation within the product phases and the effect of dilute third element additions. It has been demonstrated for symmetric binary systems that the segregation can account for 10% or more of the free energy stored in the product phases and can lead correspondingly to a predicted lamellar spacings appreciably greater than those obtained when segregation is neglected. This segregation is relatively high in the systems Cu-In, Cu-Be and Ag-Cd and may account for the fact that a secondary coarse-grained pearlitic reaction follows the initial fine grained one in these systems. The binary theory has been-used to analyse the available data for the eutectoid reaction in the Cu-Al and Fe-C systems and satisfactory agreement is obtained. The theory for ternary systems, while complete in principle, proves to be. intractable in all but the simplest version of the solution thermodynamics. It is concluded that the effect of the third element on the binary eutectoid reaction is mainly through its effect on the phase diagram, the ternary cross effects in the diffusion matrix tending to cancel out. Any additional element which lowers the eutectoid temperature will retard the reaction. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)

In this study, to increase inference speed of convolutional neural networks, the optimization technique low-rank tensor decomposition has been implemented and applied to AlexNet which had been trained to classify dog breeds. Due to a small training set, transfer learning was used in order to be able to classify dog breeds. The purpose of the study is to investigate how effective low-rank tensor decomposition is when the training set is limited. The results obtained from this study, compared to a previous study, indicate that there is a strong relationship between the effects of the tensor decomposition and how much available training data exists. A significant speed up can be obtained in the different convolutional layers using tensor decomposition. However, since there is a need to retrain the network after the decomposition and due to the limited dataset there is a slight decrease in accuracy. / För att öka inferenshastigheten hos faltningssnätverk, har i denna studie optimeringstekniken low-rank tensor decomposition implementerats och applicerats på AlexNet, som har tränats för att klassificera hundraser. På grund av en begränsad mängd träningsdata användes transfer learning för uppgiften. Syftet med studien är att undersöka hur effektiv low-rank tensor decomposition är när träningsdatan är begränsad. Jämfört med resultaten från en tidigare studie visar resultaten från denna studie att det finns ett starkt samband mellan effekterna av low-rank tensor decomposition och hur mycket tillgänglig träningsdata som finns. En signifikant hastighetsökning kan uppnås i de olika faltningslagren med hjälp av low-rank tensor decomposition. Eftersom det finns ett behov av att träna om nätverket efter dekompositionen och på grund av den begränsade mängden data så uppnås hastighetsökningen dock på bekostnad av en viss minskning i precisionen för modellen.

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