The precise determination of the type and concentration of gases is of increasing importance in numerous applications. Despite the diverse operating principles of today´s gas sensors, technological trends can be summarized with the keyword miniaturization, because of the resulting benefits such as integrability and energy efficiency. This work deals with the development and fabrication of novel nanowire based gas sensors, which in comparison to conventional devices have an advantageous combination of high sensitivity and selectivity with low power consumption and small size. On the basis of grown silicon nanowires, sensors based on the functional principle of classical Schottky barrier field effect transistors with abrupt metal-semiconductor contacts are fabricated. The sensing performance of the devices is investigated with respect to the detection of ammonia. Ammonia concentrations down to 170 ppb are measured with a sensor response of more than 160 % and a theoretical limit of detection of 20 ppb is determined. Selectivity investigations show that no cross sensitivity to most common solvents occurring in living spaces exists. Moisture influences on the device are studied and reveal that the sensor responds within seconds, making it potentially suitable as humidity sensor. Moreover, it is shown that a higher relative humidity and higher temperatures decrease the sensor sensitivity. In terms of possible applications, it is a great advantage that the maximum sensitivity is achieved at 25 °C. With respect to sensitivity and selectivity an enhancement is demonstrated compared to most nanosensors known from the literature. Hence, the technology offers the potential to complement conventional measurement systems in future sensor technology especially in portable applications. / Die präzise Bestimmung der Art und Konzentration von Gasen erlangt in zahlreichen Anwendungsgebieten zunehmend an Bedeutung. Trotz der vielfältigen Wirkprinzipien heutiger Gassensoren lassen sich die technologischen Trends mit dem Schlagwort Miniaturisierung zusammenfassen, da sich daraus entscheidende Vorteile wie Integrierbarkeit und Energieeffizienz ergeben. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung und Herstellung neuartiger nanodrahtbasierter Gassensoren, welche im Vergleich zu klassischen Sensoren eine vorteilhafte Kombination von hoher Sensitivität und Selektivität bei geringem Stromverbrauch und geringer Größe aufweisen. Auf der Grundlage gewachsener Silizium-Nanodrähte werden Sensoren mit abrupten Metall-Halbleiter-Kontakten hergestellt, welche auf dem Funktionsprinzip klassischer Schottkybarrieren-Feldeffekttransistoren beruhen. Die Eignung der Sensoren wird in Bezug auf die Detektion von Ammoniak untersucht. Dabei kann eine minimale Ammoniakkonzentration von 170 ppb mit einer Signaländerung von mehr als 160 % gemessen werden, wobei die theoretische Nachweisgrenze mit 20 ppb ermittelt wird. Selektivitätsuntersuchungen zeigen, dass keine Querempfindlichkeit gegenüber den am häufigsten in Wohnräumen vorkommenden Lösungsmitteln besteht. Feuchtigkeitseinflüsse auf den Sensor werden untersucht und es wird nachgewiesen, dass der Sensor Ansprechzeiten im Sekundenbereich besitzt, was ihn zu einem potenziell geeigneten Feuchtigkeitssensor macht. Darüber hinaus wird gezeigt, dass eine höhere relative Luftfeuchtigkeit und höhere Umgebungstemperaturen die Sensorsensitivität verringern. In Bezug auf mögliche Einsatzgebiete stellt die maximale Empfindlichkeit bei 25 °C einen großen Vorteil da. Bezogen auf Sensitivität und Selektivität wird somit eine Verbesserung im Vergleich zu den meisten aus der Literatur bekannten Nanosensoren demonstriert. Damit bietet die Technologie das Potential, konventionelle Messsysteme in zukünftiger Sensorik vor allem in portablen Anwendungen zu ergänzen.

In dieser Arbeit werden unter der Nutzung von Simulationswerkzeugen und neu erstellten instationären Modellen von Kraftwerkskomponenten auf dem Sektor der Energieerzeugung mit fossilen Brennstoffen am Beispiel von Kohle, Betriebs- und Verhaltensweisen der Anlage untersucht und Optimierungsmöglichkeiten für die vorgegebenen Randbedingungen getestet.

Diese Veröffentlichung fasst Ergebnisse des EU-Projektes "protransfer" zusammen. Aufbauend auf der Formulierung eines Leitbildes zur grenzüberschreitenden Zusammenarbeit von Transferakteuren werden deren notwendige Kompetenzen abgeleitet und Inhalte für entsprechende Qualifizierungsmodule aufbereitet.

Die Entwicklung zukünftiger Dieselantriebssysteme unterliegt fortwährend neuen Anforderungen der lokalen Gesetzgebung und des globalen Absatzmarktes. Umweltschutzbedingungen und die Energieeffizienz der Aggregate bilden den zentralen Ansatz, welcher als Triebfeder für Forschung und Entwicklung im Bereich der Hochleistungsdieselmotoren anzusehen ist. In der vorliegenden wissenschaftlichen Publikation wurden theoretische und experimentelle Untersuchungen im Bereich Energierekuperation durchgeführt. Basis für die praktischen Versuche bildeten Hochleistungsdieselmotoren aus dem Nutzfahrzeugsektor. Das System für die Energierückgewinnung wurde in einer Vorstudie unter Betrachtung von Amortisation, Gewicht, Leistungsdichte, Bauraum und Effizienz bestimmt. Die Wahl fiel hierbei auf das thermische Verbundverfahren in Verbindung mit zweistufiger Aufladung. Die auf Basis der Motorsystemsimulation entwickelte Wirkungsgradstudie der Einzelkomponenten des zweistufigen Turbocompoundsystems ermöglichte die Ermittlung von spezifischen Parametern zur Bauteiloptimierung und zeigte die Grenzen der Energierückgewinnung auf. Das hieraus abgeleitete Minimum für den ökologischen und ökonomischen Betrieb von thermischen Verbundverfahren liegt bei 67.5% Systemwirkungsgrad. In einer anschließenden Untersuchung wurden Betriebseigenschaften unter Berücksichtigung der Leistungsdichte erarbeitet. Die Ergebnisse zeigen, verglichen mit Daten standardisierter Aufladesysteme, einen Kraftstoffverbrauchsvorteil im Zyklus von 0.5 – 3.5%. Neben der stationären Betrachtung konnten die thermischen Verbundverfahren hinsichtlich ihres instationären Verhaltens im Emissionszyklus und in der Lastannahme geprüft werden. Die hieraus erarbeiteten Randbedingungen und Ergebnisse bilden die Grundlage für die Entwicklung von Modellparametern, welche eine optimierte Energierekuperation bei Turbocompoundsystemen in differenzierten Betriebszuständen erlauben. Die untersuchten zweistufigen aufgeladenen Turbocompoundsysteme vereinen die Technologien von Turbocompound und Downsizing in einem Motorsystem und sind somit der Herausforderung gewachsen, zukünftige Emissionsvorgaben bei gleichzeitiger Wirkungsgradsteigerung in der Antriebstechnologie zu realisieren.

Eisen-Gallium-Legierungen sind aufgrund ihrer hohen Magnetostriktion und ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften sehr interessant für Anwendungen sowohl in Form von Sensoren als auch Aktoren. Die fortschreitende Miniaturisierung erfordert die Herstellung von Bauteilen in eindimensionaler Struktur und komplexen Geometrien. Beide Herausforderungen sind mit templatbasierter elektrochemischer Abscheidung zugänglich. Es konnte gezeigt werden, dass dünne Fe-Ga-Schichten schon aus einfachen wässrigen Elektrolyten abgeschieden werden können. Gallium kann nur in Anwesenheit von Fe induziert reduziert werden. Gleichzeitig konnte nachgewiesen werden, dass durch die Hydrolyseneigung der Ga-Ionen immer Hydroxide gebildet und in das Deposit eingebunden werden. Durch die Einführung einer alternierenden potentiostatischen Abscheidung mit einem Reduktions- und einem Relaxationsschritt können dennoch dichte und homogene Fe80Ga20-Schichten mit wenigen Defekten und einem vernachlässigbar kleinen Sauerstoffgehalt hergestellt werden. Die Übertragung der so gefundenen Abscheideparameter zur templatbasierten Nanodrahtherstellung ist nur bis zu einem Porendurchmesser von 100nm möglich. Wird der Durchmesser der Porenkanäle weiter verringert, führt aufgrund eingeschränkter Diffusionsvorgänge die Abscheidung zu segmentierten und sauerstoffreichen Depositen. Die Modifizierung des Elektrolyten durch Komplexierung der Metallionen verhindert die Bildung und Einbindung der Hydroxide. Damit können auch für Porendurchmesser kleiner 100nm Drähte in AAO-Template abgeschieden werden. Diese sind dicht, defektfrei und weisen keinen Zusammensetzungsgradienten entlang der Wachstumsrichtung auf. Detaillierte TEM-Untersuchungen konnten zeigen, dass die Herstellung durch ein einfacheres potentiostatisches Abscheideregime zu weniger verspannten und dennoch homogenen und defektfreien Drähten führt. Für die Herstellung von magnetisch aktiven Drähten sollte daher die potentiostatische der gepulsten Abscheidung vorgezogen werden.

No description available.

Ein fundiertes Verständnis der Mechanismen der Gummi-Vulkanisation von Dien-Kautschuken ist noch immer eine der größten Herausforderungen in der Chemie und Technologie der Elastomere. Die Schwefelvulkanisation von Elastomerwerkstoffen ist ein seit langem verwendeter, aber dennoch sehr anspruchsvoller Prozess, mit dessen Hilfe moderne Reifen hergestellt werden. Bei dieser chemischen Reaktion spielt Zinkoxid, zusammen mit den anderen Hilfsstoffen der Schwefelvulkanisation eine entscheidende Rolle. Um die Produkteigenschaften von mit Schwefel vulkanisierten Elastomermaterialien zu verbessern, sollten die Mechanismen der chemischen Vernetzung - und insbesondere auch die Rolle von Zink enthaltenden Verbindungen bei der Vulkanisationsreaktion besser verstanden werden. Zum Beispiel könnte das Eigenschaftsprofil von Reifen durch die Ausbildung von geeigneten Netzwerken aus Schwefel oder anderen Netzknoten optimiert werden. Nitrilkautschke aus der Klasse der Spezialelastomere und die meisten nicht-Tire- Kautschuk in der ganzen Welt eingesetzt, wecken ein großes Interesse der Forschung wegen ihrer einzigartigen Vulkanisationschemie bei der Vernetzung mittels Zinkverbindungen und wegen der besonderen Eigenschaften der dadurch erzeugten Elastomerwerkstoffe. In dieser Arbeit wurde besonderes Augenmerk darauf gelegt, die Rolle von verschiedenen Zinkverbindungen in der Schwefelvulkanisation von carboxylierten Nitrilkautschuken zu verstehen. In der vorliegenden umfangreichen und eingehenden Untersuchung konnte die Ausbildung einer weiteren Polymerphase im Elastomer nachgewiesen werden. Durch dieses Ergebnis kann nun das dynamische mechanische Verhalten von solchen Polymerwerkstoffen besser verstanden werden. Teile dieser Arbeit beschäftigen sich mit der Erforschung der Rolle von Zinkchlorid bei der Vernetzung von Nitrilkautschuken. Hierzu wurde festgestellt, dass Zinkchlorid einen besonderen Einfluss auf die chemische Vernetzung des NBR aufweist, auch in Abwesenheit anderer Vernetzungs- oder Vulkanisationsadditive. Die so vernetzten Elastomere weisen ein stark hydrophiles Verhalten auf, im Gegensatz zu den allgemeinen Eigenschaften solcher Elastomerwerkstoffe. Eine detaillierte Analyse dieser neuartigen Netzwerkstruktur, gebildet durch eine Koordinationsbindung zwischen dem Zinkatom des Zinkchlorids und dem Nitrilkautschuk, wurde durchgeführt. Carboxylierter Nitrilkautschuk (XNBR) wurde ebenfalls eingesetzt, um funktionale Kautschukmischungen mit neuartigen flammhemmenden Eigenschaften zu entwickeln. Zu dieser Thematik wurden Zink enthaltende Doppelhydroxide (Layered Doube Hydroxides, LDH) als multifunktionale Füllstoffe in XNBR-Kautschuk eingesetzt. Neben dem Flammschutzverhalten zeigt LDH einzigartige Eigenschaften als verstärkenden Füllstoff und gleichzeitig als aktivierendes Additiv für die Schwefelvulkanisation. Eine weitere Zink enthaltenden Verbindung, Zinkstearat, wurde eingesetzt um mechanoadaptive elastomere Materialien durch gezieltes Einstellen des kristallinen bzw. amorphen Charakters dieser Verbindung zu entwickeln. Dies könnte einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung zukünftiger Reifenmaterialien mit intrinsisch adaptiven Eigenschaften liefern.

In dieser Arbeit wird für Strukturen, die im makroskopischen aufgrund unterschiedlicher Materialeigenschaften oder komplexer Geometrien eine hohe Netzfeinheit für Finite-Elemente-Berechnungen benötigen, eine neue Möglichkeit zur Berechnung effektiver Materialkennwerte vorgestellt. Durch einen modalen Ansatz, bei dem, je nach Struktur analytisch oder numerisch, mit Hilfe der modalen Kennwerte die Formänderungsenergie eines repräsentativen Volumens der Originalstruktur mit der Formänderungsenergie eines äquivalenten homogen Vergleichsvolumens verglichen wird, können effektive Materialkennwerte ermittelt und daran anschließend eine Finite-Elemente-Berechnung mit einem im Vergleich zum Originalmodell sehr viel gröberen Netz durchgeführt werden, was eine enorme Zeiteinsparung mit sich bringt. Weiterhin enthält die vorgestellte Methode die Möglichkeit, unsichere Eingabeparameter wie Geometrieabmessungen oder Materialkennwerte mit Hilfe der polynomialen Chaos Expansion zu approximieren, um Möglichkeiten zur Aussage bzgl. der daraus resultierenden Verteilungen modaler Kenngrößen auf eine schnelle und effektive Weise zu gewinnen.

Die vorliegende Arbeit hat die Entwicklung und Validierung eines Inline-Faltenauswertungsmoduls zur Auswertung der Faltenverteilung an gezogenen Kartonformteilen im Prozess zum Ziel. Ein entsprechend konstruierter Versuchsaufbau ermöglicht die dafür notwendigen Bilddaten innerhalb des Ziehprozesses zu akquirieren und annähernd in Echtzeit auszuwerten. Durch den Ausgleich der graduellen Beleuchtung kann unter Anwendung eines zweidimensionalen Frequenzfilters eine Kontrastoptimierung zwischen Falten und Hintergrund erreicht werden, die die Auswertung der Daten begünstigt. Mittels Kreuzkorrelation mit einem Faltenmodell kann so die Position von Falten in Bildausschnitten lokalisiert werden. Dieser neuartige Ansatz ermittelt Falten nicht nur punktuell, sondern bezieht auch die Umgebung eines Pixels in die Analyse ein. Dadurch wird eine differenzierte Klassifizierung erreicht, die robust gegenüber Bildfehlern und Rauschen ist. Eine Korrekturfunktion berücksichtigt die durch die Abbildung der runden Zarge auf die Fokusebene resultierenden Positionsabweichungen und macht die Falten einer photogrammetrischen Messung zugänglich. So lassen sich mittlere Faltenabstände und deren Standardabweichungen ermitteln, die einem Vergleich mit Referenzmessmethoden standhalten. Mit Hilfe statistischer Tests kann gezeigt werden, dass vor allem aus hohen Faltenhalterkräften, und demzufolge feinverteilten Falten, größere Abweichungen zwischen dem Inline-Faltenauswertungsmodul und der Referenzmessmethode resultieren. Eine Fehlerdiskussion legt verschiedene Gründe für dieses Verhalten dar. Weiterführende Untersuchungen weisen die prinzipielle Eignung des Verfahrens für abweichende Geometrien und Materialien nach, zeigen jedoch auch Grenzen des eingesetzten Systems auf. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen werden Verbesserungsansätze vorgeschlagen, die die Limitierungen der entwickelten Methode reduzieren können. / The present thesis includes the development and validation of a module for inline-examination of wrinkle-distribution on deep-drawn paperboard containers within the deep drawing process. A suitably constructed test-device allows to acquire the necessary images within the process and their approximately real-time evaluation. The usage of a two-dimensional frequency-filter accomplishes a contrast optimization between wrinkles and background by the compensation of a gradual illumination, which supports the evaluation of the wrinkles. Through the cross-correlation with a wrinkle-model, the position of wrinkles in image segments can be determined. This novel approach not only determines the wrinkles in a punctual way, but also it includes the environment of pixels. In this way a differentiating classification is possible, which is sturdy against image errors and noise. A correcting function considers the position errors caused by the mapping of the round frame of the deep-drawn paperboard container to the focal plane and makes the wrinkles available for a photogrammetric measurement. In this way averaged wrinkle-distances and their standard deviation can be determined that withstands the comparison with certain reference measuring methods. By statistical tests can be shown, that especially high blankholder forces and therefor small wrinkles result in higher differences between the inline examination-module and the reference measuring method. An error discussion explains various reasons for this behavior. Further tests prove the general suitability of the method for different geometries and materials, but also show limits of the applied system. Based on the gained knowledge, approaches for optimization are discussed that may improve the developed method.

The International Fluid Power Conference is one of the world's most significant scientific conferences on fluid power control technology and systems. It offers a common platform for the presentation and discussion of trends and innovations to manufacturers, users and scientists.:Group A: Digital Hydraulics Group B: Intelligent Control Group C: Valves Group D | G | K: Fundamentals Group E | H | L: Mobile Hydraulics Group F | I: Pumps Group M: Hydraulic Components