This thesis, which is a continuation of the previous Bachelor thesis, is dedicated to the study of polyelectrolyte complexes between hyaluronan (HA) and bovine serum albumin (BSA). Interactions between HA and BSA and a formation of complexes were studied by SEC-MALLS method, where a molar mass, a root mean square (rms) radius, a hydronamic radius and an intrinsic viscosity of particles of the system were defined. Furthermore the interactions were studied by calorimetric measurement ITC, where thermodynamic character of complex formation was determined. Additionally, dynamic and electrophoretic light scattering methods (DLS and ELS) were applied, where hydrodynamic radius and a value of the zeta potential were defined. Also the effect of higher temperature on the character and complex formation was examined by SEC-MALLS and ITC measurements. The interactions were confirmed at any of the used media, but with different efficiency. It was also proved that complexes become smaller in their radii and viscosity with growing BSA concentration. Furthermore it was proved, that the high ionic strength hinders surface charges of HA and BSA molecules and minimizes their mutual interactions. At the higher ionic strength the radii of the complexes, their intrinsic viscosity and zeta potential are increased. The higher temperature has only minimal effect on the formation of the complexes.

The present thesis contributes to the theory of generalized Minkowski spaces as a continuation of Minkowski geometry, i.e., the geometry of finite-dimensional normed spaces over the field of real numbers. In a generalized Minkowski space, distance and length measurement is provided by a gauge, whose definition mimics the definition of a norm but lacks the symmetry requirement. This seemingly minor change in the definition is deliberately chosen. On the one hand, many techniques from Minkowski spaces can be adapted to generalized Minkowski spaces because several phenomena in Minkowski geometry simply do not depend on the symmetry of distance measurement. On the other hand, the possible asymmetry of the distance measurement set up by gauges is nonetheless meaningful and interesting for applications, e.g., in location science. In this spirit, the presentation of this thesis is led mainly by minimization problems from convex optimization and location science which are appealing to convex geometers, too. In addition, we study metrically defined objects, which may receive a new interpretation when we measure distances asymmetrically. To this end, we use a combination of methods from convex analysis and convex geometry to relate the properties of these objects to the shape of the unit ball of the generalized Minkowski space under consideration.

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Die Anwendungsmöglichkeiten und Potenziale des temperierten Innenhochdruck-Umformens mit flüssigen Wirkmedien (T-IHU) von Rohren aus verschiedenen Magnesium- und Aluminiumknetlegierungen werden in der vorliegenden Arbeit aufgezeigt. Neben der Werkstoff- und Halbzeugcharakterisierung, der Auslegung von temperierten Innenhochdruck-Umformanlagen und –werkzeugen, den Thermografiemessungen am Halbzeug unter Realbedingungen und der Verifizierung der Simulationsergebnisse des T-IHU-Werkzeuges war der inhaltliche Schwerpunkt die systematische experimentelle Bestimmung der maximalen Umfangserweiterung ∆u_max in Anhängigkeit von der Umformtemperatur ϑ_u, dem Werkstoff und der Wanddicke s₀ im Temperaturbereich von 22°C bis 300°C an drei Versuchsgeometrien T-Stück, Zylinder und Quader bei Innendrücken bis 800 bar. Neben dem Einfluss der Prozessparameter, der Werkstoff- und Halbzeugeigenschaften und der Ausgangswanddicke wurde der signifikante Einfluss der Umformtemperatur und der Umformgeometrie auf die erreichbaren Umfangserweiterungen herausgearbeitet und systematisch dargestellt. Es wurden Umfangsdehnungen von bis zu 120 % (bei ϑ_u = 300°C) erzielt. Die experimentelle Bestimmung der minimal auszuformenden Bauteilaußenradien erfolgte unter Anwendung der statistischen Versuchsplanung. Aus den Regressionsgleichungen wurde eine neue Berechnungsgleichung für den maximalen Innendruck p_imax generiert. Durch die Verifikation dieser Gleichung konnte die hohe Genauigkeit bei der Vorausberechnung des erforderlichen Innendruckes bei einem vorgegebenen minimalen Bauteilaußenradius R_min in Abhängigkeit von der Zugfestigkeit R_m als f (Umformtemperatur) und der Wanddicke s₀ nachgewiesen werden. Die Auslegung der T-IHU-Werkzeug- und Anlagentechnik kann damit wesentlich genauer er­folgen. Durch die Bauteilanalysen nach dem T-IHU-Prozess konnten die hohe Maß- und Formgenauigkeit und die hohe und gleichmäßigere Oberflächengüte nachgewiesen werden. Trotz der beginnenden dynamischen Rekristallisation lag bei allen Versuchswerkstoffen eine Erhöhung der Werkstofffestigkeit in der Umformzone vor. Bei den Untersuchungen bzgl. des T-IHU des Realbauteiles „PKW-Querträger vorn“ konnten die Kenntnisse der Grundlagenuntersuchungen auf ein komplex geformtes Realteil übertragen und erweitert werden. Es zeigte sich, dass der Einsatz von T-IHU-Magnesiumbauteilen ein erhebliches Potenzial für weitere Gewichtsreduzierungen von Leichtbaukonstruktionen besitzt. / This paper presents the potential applications of temperature-supported hydroforming of various magnesium and aluminium alloy tubes using active liquid media. It includes details of material and semi-finished product characterisation, the design of temperature-supported hydroforming equipment and tools, thermography measurements on the semi-finished product under real conditions and verification of simulation results for the temperature-supported hydroforming tool. The main focus, however, was the systematic, experimental approach to determining the maximum increase in perimeter ∆u_max as a function of the forming temperature ϑ_u, the material and the wall thickness s₀ in the temperature range 22°C to 300°C for three trial geometries (T‑piece, cylinder and cuboid) at internal pressures of up to 800 bar. In addition to studying the effect of process parameters, material properties, semi-finished product characteristics and initial wall thickness, the paper also presents the finding that forming temperature and forming geometry have a significant impact on achievable increases in perimeter. Perimeter expansions of up to 120 % were attained (at ϑ_u = 300°C). Statistically designed experiments were used to determine the minimum component outside-radii to undergo the forming process. A new equation for calculating the maximum internal pressure p_imax was generated from regression equations. By verifying this equation, it was possible to demonstrate the high level of accuracy in predicting the internal pressure required for a given minimum component outside-radius R_min as a function of the tensile strength R_m as f(forming temperature) and of the wall thickness s₀. This means that the temperature-supported hydroforming tool and system equipment can be designed far more accurately. Component analyses after the temperature-supported hydroforming process demonstrated the high level of dimensional and geometrical accuracy and the high quality and more consistent surface finish. Despite the onset of dynamic re-crystallisation, the strength of the material was increased in the forming zone in all the materials tested. The knowledge gained from researching the fundamental principles was applied to a real component with a complex shape in studies of temperature-supported hydroforming of the "front car cross-member", which provided further useful insights. It was found that the use of temperature-supported hydroforming magnesium components has considerable potential for further weight reduction in lightweight constructions.

Die Anwendungsmöglichkeiten und Potenziale des temperierten Innenhochdruck-Umformens mit flüssigen Wirkmedien (T-IHU) von Rohren aus verschiedenen Magnesium- und Aluminiumknetlegierungen werden in der vorliegenden Arbeit aufgezeigt. Neben der Werkstoff- und Halbzeugcharakterisierung, der Auslegung von temperierten Innenhochdruck-Umformanlagen und –werkzeugen, den Thermografiemessungen am Halbzeug unter Realbedingungen und der Verifizierung der Simulationsergebnisse des T-IHU-Werkzeuges war der inhaltliche Schwerpunkt die systematische experimentelle Bestimmung der maximalen Umfangserweiterung ∆u_max in Anhängigkeit von der Umformtemperatur ϑ_u, dem Werkstoff und der Wanddicke s₀ im Temperaturbereich von 22°C bis 300°C an drei Versuchsgeometrien T-Stück, Zylinder und Quader bei Innendrücken bis 800 bar. Neben dem Einfluss der Prozessparameter, der Werkstoff- und Halbzeugeigenschaften und der Ausgangswanddicke wurde der signifikante Einfluss der Umformtemperatur und der Umformgeometrie auf die erreichbaren Umfangserweiterungen herausgearbeitet und systematisch dargestellt. Es wurden Umfangsdehnungen von bis zu 120 % (bei ϑ_u = 300°C) erzielt. Die experimentelle Bestimmung der minimal auszuformenden Bauteilaußenradien erfolgte unter Anwendung der statistischen Versuchsplanung. Aus den Regressionsgleichungen wurde eine neue Berechnungsgleichung für den maximalen Innendruck p_imax generiert. Durch die Verifikation dieser Gleichung konnte die hohe Genauigkeit bei der Vorausberechnung des erforderlichen Innendruckes bei einem vorgegebenen minimalen Bauteilaußenradius R_min in Abhängigkeit von der Zugfestigkeit R_m als f (Umformtemperatur) und der Wanddicke s₀ nachgewiesen werden. Die Auslegung der T-IHU-Werkzeug- und Anlagentechnik kann damit wesentlich genauer er­folgen. Durch die Bauteilanalysen nach dem T-IHU-Prozess konnten die hohe Maß- und Formgenauigkeit und die hohe und gleichmäßigere Oberflächengüte nachgewiesen werden. Trotz der beginnenden dynamischen Rekristallisation lag bei allen Versuchswerkstoffen eine Erhöhung der Werkstofffestigkeit in der Umformzone vor. Bei den Untersuchungen bzgl. des T-IHU des Realbauteiles „PKW-Querträger vorn“ konnten die Kenntnisse der Grundlagenuntersuchungen auf ein komplex geformtes Realteil übertragen und erweitert werden. Es zeigte sich, dass der Einsatz von T-IHU-Magnesiumbauteilen ein erhebliches Potenzial für weitere Gewichtsreduzierungen von Leichtbaukonstruktionen besitzt. / This paper presents the potential applications of temperature-supported hydroforming of various magnesium and aluminium alloy tubes using active liquid media. It includes details of material and semi-finished product characterisation, the design of temperature-supported hydroforming equipment and tools, thermography measurements on the semi-finished product under real conditions and verification of simulation results for the temperature-supported hydroforming tool. The main focus, however, was the systematic, experimental approach to determining the maximum increase in perimeter ∆u_max as a function of the forming temperature ϑ_u, the material and the wall thickness s₀ in the temperature range 22°C to 300°C for three trial geometries (T‑piece, cylinder and cuboid) at internal pressures of up to 800 bar. In addition to studying the effect of process parameters, material properties, semi-finished product characteristics and initial wall thickness, the paper also presents the finding that forming temperature and forming geometry have a significant impact on achievable increases in perimeter. Perimeter expansions of up to 120 % were attained (at ϑ_u = 300°C). Statistically designed experiments were used to determine the minimum component outside-radii to undergo the forming process. A new equation for calculating the maximum internal pressure p_imax was generated from regression equations. By verifying this equation, it was possible to demonstrate the high level of accuracy in predicting the internal pressure required for a given minimum component outside-radius R_min as a function of the tensile strength R_m as f(forming temperature) and of the wall thickness s₀. This means that the temperature-supported hydroforming tool and system equipment can be designed far more accurately. Component analyses after the temperature-supported hydroforming process demonstrated the high level of dimensional and geometrical accuracy and the high quality and more consistent surface finish. Despite the onset of dynamic re-crystallisation, the strength of the material was increased in the forming zone in all the materials tested. The knowledge gained from researching the fundamental principles was applied to a real component with a complex shape in studies of temperature-supported hydroforming of the "front car cross-member", which provided further useful insights. It was found that the use of temperature-supported hydroforming magnesium components has considerable potential for further weight reduction in lightweight constructions.

The synthesis and properties of metal phosphonates prepared using piperazine-based bisphosphonic acids have been investigated. The ligands N,N’-piperazinebis(methylenephosphonic acid) (H₄L), and the 2-methyl (H₄L-Me) and 2,5-dimethyl (H₄L 2,5-diMe) derivatives have been prepared using a modified Mannich reaction. Hydrothermal reaction of gels prepared from metal (II) acetates and the bisphosphonic acids results in the synthesis of four structures: STA-12, Ni VSB-5, Co H₂L.H₂O and Mg H₂L. STA-12, synthesised by reaction of Mn, Fe, Co or Ni acetate with H₄L or H₄L-Me, has been investigated further. STA-12 crystallises in the space group R⁻₃, and Ni STA-12 is the most crystalline version. Its structure was solved from synchrotron data (a = b = 27.8342(1) Å, c = 6.2421(3) Å, α = β = 90°, γ = 120°), and it has large 10 Å hexagonal shaped pores. Helical chains of Ni octahedra are coordinated by the ligands, resulting in phosphonate tetrahedra pointing towards the pore space. Water is present, both coordinated to the Ni²⁺ cations and physically adsorbed in the pores. Mixed metal structures based on Ni STA-12, where some Ni is replaced in the gel by another divalent metal (Mg, Mn, Fe or Co) can also be synthesised. Dehydration of STA-12 results in two types of behaviour, depending on the metal present. Rhombohedral symmetry is retained on dehydration of Mn and Fe STA-12, the a cell parameter decreasing compared to the as-prepared structures by 2.42 Å and 1.64 Å respectively. Structure solution of dehydrated Mn STA-12 indicates changes in the torsion angles of the piperazine ring bring the inorganic chains closer together. Fe and Mn STA-12 do not adsorb N₂, which is thought to be due to the formation of an amorphous surface layer. Dehydration of Ni and Co STA-12 causes crystallographic distortion. Three phases were isolated for Ni STA-12: removal of physically adsorbed water results in retention of rhombohedral symmetry, while dehydration at 323 K removes some coordinated water forming a triclinic structure. A fully dehydrated structure (dehydrated at 423 K) was solved from synchrotron data (a = 6.03475(5) Å, b = 14.9156(2) Å, c = 16.1572(7) Å, α = 112.5721(7)°, β = 95.7025(11)°, γ = 96.4950(11)°). The dehydration mechanism, followed by UV-vis and Infra-red spectroscopy, involves removal of water from the Ni²⁺ cations and full coordination of two out of three of the phosphonate tetrahedra forming three crystallographically distinct Ni and P atoms. No structural distortion takes place on dehydration of Ni and Co STA-12 prepared using the methylated bisphosphonate, and the solids give a higher N₂ uptake as a result. Dehydrated Ni and Co STA-12 were tested for adsorption performance for fuel related gases and probe molecules. Investigations were undertaken at low temperature with H₂, CO and CO₂, and ambient temperature with CO₂, CH₄, CH₃CN, CH₃OH and large hydrocarbons. Due to the presence of lower crystallinity, Co STA-12 has an inferior adsorption performance to Ni STA-12, although it has similar adsorption enthalpies for CO₂ at ambient temperature (-30 to -35 kJ mol⁻¹). Ni STA-12 adsorbs similar amounts of CO₂ and N₂ at low temperature, indicating the adsorption mechanisms are similar. Also, it adsorbs 10 × more CO₂ than CH₄ at low pressure, meaning it could be used for separation applications. Ni STA-12 adsorbs 2 mmol g⁻¹ H₂ with an enthalpy of -7.5 kJ mol⁻¹, the uptake being due to adsorption on only one-third of the Ni²⁺ cations. The uptake for CO is 6 mmol g⁻¹, with adsorption enthalpies ranging from -24 to -14 kJ mol⁻¹. This uptake is due to adsorption on all the Ni²⁺, meaning the adsorption enthalpies are high enough to allow the structure to relax. This is also observed for adsorption of CH₃CN and CH₃OH, where there is a return to rhombohedral symmetry after uptake. The adsorption sites in dehydrated Ni and Co STA-12 were investigated via Infra-red spectroscopic analysis of adsorbed probe molecules (H₂, CO, CO₂, CH₃CN and CH₃OH). The results indicate the adsorption sites at both low and ambient temperature are the metal cations and the P=O groups. The metal cation sites are also characterised as Lewis acids with reasonable strength. STA-12 was shown to have acidic activity for the liquid phase selective oxidations of 1-hexene and cyclohexene, although there is evidence active sites are coordinated by products and/or solvents during the reaction. STA-12 also demonstrates basic activity for the Knoevenagel condensation of ethyl cyanoacetate and benzaldehyde. Modification of STA-12 by adsorption of diamine molecules causes a slight increase in the basicity, and the highest conversions are where water and diamine molecules are both present.

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Als Stand der Technik sind einfache, kreisförmige Verrundungen zur Reduktion von Kerbspannungen an Querschnittsübergängen bekannt, für die aus Tabellenwerken / Diagrammen in der Literatur die Formzahl einfach abgelesen werden kann. Die Effizienz der Spannungsreduktion solcher Lösungen ist jedoch sehr begrenzt. Ziel der Arbeit ist es daher, dem Konstrukteur bzw. Berechnungsingenieur ein Verfahren in die Hand zu geben, mit dem er für Standardquerschnittsübergänge und Standardlastfälle "Nicht-Kreiskerben" ohne teure und zeitaufwendige FEM-Analyse einfach durch Nutzung geeigneter Formzahldiagramme auslegen kann. Dabei sind sogar Formzahlen von nahezu eins möglich, d.h., in der "Kerbe" bleibt praktisch nur noch die Nennspannung übrig. Die Präsentation ist zweitgeteilt: Im ersten Teil werden die Arbeitsmethoden bzw. Softwarefunktionen und verwendeten Softwarewerkzeuge vorgestellt: Dies sind die Programme Creo Parametric als vollparametrisches CAD-Werkzeug und Creo Simulate als p-FEM-Programm der Parametric Technology Coprporation (PTC). Der zweite Teil der Präsentation beschreibt den Gültigkeitsbereich sowie die untersuchten Kerbgeometrien: Die einfache kreisförmige Verrundung als Stand der Technik, die Zwei-Radien-Kerbe, die Baud-Kurve, die Methode der Zugdreiecke nach Claus Mattheck, die elliptische Kerbe sowie die konische Rundung als generalisierte elliptische Kerbe. Es wird kurz eine Bibliothek vorgestellt, mit der solche Kerben einfach ausgelegt werden können, d.h. Ihre exakte Geometrie festgelegt sowie die zugehörige Formzahl αk bestimmt werden kann. / Circular (one-radius) fillets are known as state-of-the-art for reducing notch stresses at cross section transitions. The stress concentration factor Kt of such geometries can be read out from diagrams/tables given in the literature. However, the efficiency of stress reduction of circular notches is very limited. The goal of the work therefor is to present a method for the designer/analyst how to design non-circular notches/fillets just by using suitable Kt-diagrams without time-consuming and expensive FEM analyses. Kt-numbers of nearly one are possible, that means in the "notch" just the nominal stress appears and no stress concentration takes place. The presentation has two parts: Part one describes the working methods and software functions as well as software tools: Creo Parametric as fully-parametric CAD program and Creo Simulate as embedded p-FEM-tool from Parametric Technology Corporation (PTC) have been used. The second part describes the range of validity and the examined notch geometries: The one-radius fillet as state-of-the-art, the two-radii filet, the Baud-curve, the method of tensile triangles from Claus Mattheck, the standard elliptical fillet and the conical round as generalized elliptical fillet. A notch layout library is shortly presented that allows to design such fillets, that means exactly determine the notch geometry and the related stress concentration factor Kt.

Als Stand der Technik sind einfache, kreisförmige Verrundungen zur Reduktion von Kerbspannungen an Querschnittsübergängen bekannt, für die aus Tabellenwerken / Diagrammen in der Literatur die Formzahl einfach abgelesen werden kann. Die Effizienz der Spannungsreduktion solcher Lösungen ist jedoch sehr begrenzt. Ziel der Arbeit ist es daher, dem Konstrukteur bzw. Berechnungsingenieur ein Verfahren in die Hand zu geben, mit dem er für Standardquerschnittsübergänge und Standardlastfälle "Nicht-Kreiskerben" ohne teure und zeitaufwendige FEM-Analyse einfach durch Nutzung geeigneter Formzahldiagramme auslegen kann. Dabei sind sogar Formzahlen von nahezu eins möglich, d.h., in der "Kerbe" bleibt praktisch nur noch die Nennspannung übrig. Die Präsentation ist zweitgeteilt: Im ersten Teil werden die Arbeitsmethoden bzw. Softwarefunktionen und verwendeten Softwarewerkzeuge vorgestellt: Dies sind die Programme Creo Parametric als vollparametrisches CAD-Werkzeug und Creo Simulate als p-FEM-Programm der Parametric Technology Coprporation (PTC). Der zweite Teil der Präsentation beschreibt den Gültigkeitsbereich sowie die untersuchten Kerbgeometrien: Die einfache kreisförmige Verrundung als Stand der Technik, die Zwei-Radien-Kerbe, die Baud-Kurve, die Methode der Zugdreiecke nach Claus Mattheck, die elliptische Kerbe sowie die konische Rundung als generalisierte elliptische Kerbe. Es wird kurz eine Bibliothek vorgestellt, mit der solche Kerben einfach ausgelegt werden können, d.h. Ihre exakte Geometrie festgelegt sowie die zugehörige Formzahl αk bestimmt werden kann. / Circular (one-radius) fillets are known as state-of-the-art for reducing notch stresses at cross section transitions. The stress concentration factor Kt of such geometries can be read out from diagrams/tables given in the literature. However, the efficiency of stress reduction of circular notches is very limited. The goal of the work therefor is to present a method for the designer/analyst how to design non-circular notches/fillets just by using suitable Kt-diagrams without time-consuming and expensive FEM analyses. Kt-numbers of nearly one are possible, that means in the "notch" just the nominal stress appears and no stress concentration takes place. The presentation has two parts: Part one describes the working methods and software functions as well as software tools: Creo Parametric as fully-parametric CAD program and Creo Simulate as embedded p-FEM-tool from Parametric Technology Corporation (PTC) have been used. The second part describes the range of validity and the examined notch geometries: The one-radius fillet as state-of-the-art, the two-radii filet, the Baud-curve, the method of tensile triangles from Claus Mattheck, the standard elliptical fillet and the conical round as generalized elliptical fillet. A notch layout library is shortly presented that allows to design such fillets, that means exactly determine the notch geometry and the related stress concentration factor Kt.