Cellulosefasern werden bereits in naturfaserverstärkten Kunststoffen (NFK) genutzt, sind jedoch nur wenig hitzebeständig und die Adhäsion zwischen hydrophober Polymermatrix und hydrophiler (Natur-)Faser ist gering, was die mechanischen Eigenschaften negativ beeinflusst. Auch gibt es kein nachhaltiges Recyclingkonzept. Eine Alternative sind einkomponentige Verbundwerkstoffe aus reiner Cellulose, die im englischen als „all cellulose composites“ (ACC), bezeichnet werden. Neben den diskontinuierlichen Naturfasern werden auch die hochfesten Cellulose-Regeneratfasern als Verstärkungskomponente verwendet, etwa aus dem Viskoseprozess. Durch die gute Einbettung der Fasern in die Cellulosematrix verbessern sich die mechanischen Eigenschaften erheblich. ACC sind vollständig biologisch abbaubar und lassen sich vollständig stofflich verwerten. Im Labormaßstab ließen sich vier Generationen erzeugen. Auch ein Erweichen des Komposits in Wasserdampf und Umformen durch Heißpressen ist möglich. Da Cellulose Wasser aus der Umgebung aufnimmt und dadurch verformbar wird, muss die Wasseraufnahme vor der technischen Nutzung unterbunden werden, meist durch Oberflächenbehandlung mit einer teilweise biobasierten Polymerschicht. Diese muss am Produktlebensende, vor der Rezyklierung, Umformung oder Kompostierung, wieder abgelöst werden.
Das Projekt "TP1.5: Entwicklung und Umsetzung von Beleuchtungskonzepten auf Holzwerkstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kleinkunst aus dem Erzgebirge Müller GmbH durchgeführt. Entwicklung und Umsetzung von Beleuchtungskonzepten auf Holzwerkstoffen. Es wird eine Vielzahl an Vorbeschichtungen der Holzbauteile, sowie deren Applizierung, zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften hinsichtlich der Benetzung von Funktionstinten untersucht. Hierfür werden unterschiedliche Lacke und Grundierungen erprobt und deren Eignung für das Zusammenspiel mit Funktionstinten als auch dem passenden Erscheinungsbild beurteilt. Im Vordergrund steht die Bewertung der Schichtbildung hinsichtlich Homogenität und Eignung als Grundierung zur elektrischen Isolation zwischen Holz und Metallleiter sowie der Anpassung der Oberflächen zur verbesserten Adhäsion aber auch Verfeinerung der Holzstruktur zur optimalen Funktionsausbildung. Ein weiterer Forschungsgegenstand ist die Entwicklung von Beleuchtungskonzepten auf planen und gekrümmten Oberflächen zur Veranschaulichung der Vereinigung von Designelementen und Funktionsstrukturen. Hierfür werden Funktionsmuster entlang der Bauteile erstellt und mittels angeschlossener Leuchtmittel validiert. Die Leuchtmittelkontaktierung ist ebenfalls Forschungsgegenstand und wird mithilfe von leitfähigen Lacken, Klebstoffen und anderen funktionalen Bindemitteln umfangreich analysiert. Letztendlich werden die gewonnenen Erkenntnisse genutzt, um die stromführenden Gestaltungselemente mit den Leuchtmitteln in passender Ausführung in einem Funktionsdemonstrator zu vereinen und deren Wirkungsweise aufzuzeigen.
Das Projekt "From architecture to function: Elucidating the formation and structure of soil microaggregates - a key to understand organic carbon turnover in soils? - Archfunk; Elucidating the role of surface topography and properties for the formation and stability of soil nano- and micro-aggregates by atomic force microscopy" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Geowissenschaften durchgeführt. Formation and stability of soil micro-aggregates depend on the forces which are acting between the individual building blocks and in consequence on type, size and properties of the respective adjacent surfaces. While the interaction forces are the result of the superposition of short-range chemical forces and long-range van-der-Waals, electrostatic, magnetic dipole and capillary forces, the total contact surface is a function of the size, primary shape, roughness and larger-scale irregularities. By employ-ing atomic force microscopy (AFM), we will explore the role of topography, adhesion, elasticity and hardness for the formation of soil micro-aggregates and their stability against external stress. Special consideration will be put on the role of extracellular polymeric substances as glue between mineral particles and as a substance causing significant surface alteration. The objectives are to (i) identify and quantify the surface properties which control the stability of aggregates, (ii) to explain their for-mation and stability by the analysis of the interaction forces and contacting surface topography, and (iii) to link these results to the chemical information obtained by the bundle partners. Due to the spatial resolution available by AFM, we will provide information on the nano- to the (sub-)micron scale on tip-surface interactions as well as 'chemical' forces employing functionalized tips. Our mapping strategy is based on a hierarchic image acquisition approach which comprises the analysis of regions-of-interest of progressively smaller scales. Using classical and spatial statistics, the surface properties will be evaluated and the spatial patterns will be achieved. Spatial correlation will be used to match the AFM data with the chemical data obtained by the consortium. Upscaling is intended based on mathe-matical coarse graining approaches.
Das Projekt "Vorstudie Reversible Adhaesion - ein neuer Aspekt in der Klebstoff-Forschung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Fachgebiet Fügetechnik, Arbeitsgruppe Werkstoff- und Oberflächentechnik durchgeführt.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm SFB 924: Molekulare Mechanismen der Ertragsbildung und Ertragssicherung bei Pflanzen - Teilprojekt A04: Gameteninteraktion und -fusion während der Doppelten Befruchtung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Regensburg, Lehrstuhl für Zellbiologie und Pflanzenbiochemie durchgeführt. Die Interaktion der Gameten während der doppelten Befruchtung ist essentiell für den Befruchtungserfolg und damit für die Ertragshöhe. Im Rahmen dieses Projekts werden Proteine identifiziert und untersucht, die an der Zelloberfläche von Gameten exprimiert werden und essentiell für die Interaktion der Gameten und für den Befruchtungserfolg sind. Ihre Rolle im molekularen Mechanismus der doppelten Befruchtung soll analysiert und potentielle Interaktionspartner identifiziert werden. Die subzelluläre Lokalisierung und Protein-Protein-Interaktionen während der Erkennung, Adhäsion und Fusion der Gameten sollen im Detail untersucht werden. Eine funktionelle Komplementierung durch mutmaßliche Orthologe aus verschiedenen Kulturpflanzen soll im jeweiligen Mutanten Hintergrund durchgeführt werden.
Das Projekt "Molekularbiologische Untersuchungen zur Funktion und Umwelt-kontrollierten Regulation des Invasin-vermittelten Aufnahmeprozesses von Yersinia pseudotuberculosis in eukaryontischen Wirtszellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Robert Koch-Institut, Nachwuchsgruppe 6 (NG6) durchgeführt. Die Aufnahme von Bakterien in ihre Wirtszellen ist ein wichtiger Schritt bei der Auslösung von Infektionskrankheiten. Im Rahmen dieses Projektantrags soll am Modellorganismus Yersinia pseudotuberculosis detaillierte Information über die Expression und Funktion des bakteriellen Invasionsfaktors Invasin und wirtsspezifischer Komponenten zu gewinnen, die an der Adhäsion und Einwanderung in eukaryontische Zellen beteiligt sind. Invasin wird in vitro durch diverse Umweltsignale kontrolliert und ist demnach nur zu bestimmten Zeiten, an definierten Orten im Wirt induziert. Im Rahmen des Antrags wollen wir die Expression von Invasin in Zellkultur und dann in vivo im Mausinfektionsmodell verfolgen und mit der Expression anderer Adhäsine vergleichen. Dabei sollen die Regulatoren und Sensoren identifiziert und charakterisiert werden, durch die die Wirtssignale von Yersinia wahrgenommen und weitergeleitet werden. Die Invasin vermittelte Aufnahme erfolgt durch die aufeinander folgende Bindung und Clusterung von eukaryontischen beta1-Integrinrezeptoren, wobei diverse Signaltransduktionsprozesse der Endozytose und des Cytoskeletts beteiligt sind. In einem zweiten Projekt sollen die an der Aufnahme beteiligten Signal- und Adaptormoleküle der Wirtszellen identifiziert und ihre Funktion bei der bakteriellen Invasion näher untersucht werden.
Das Projekt "Cellulosebasierte, biologisch abbaubare Bodenbeschichtungen (CBAB) für die Landwirtschaft und zur Flächensanierung; Entwicklung einer Vorgehensweise zur Einstellung der biologischen Abbaubarkeit der Bodenschichtungen nach Ablauf der Nutzungsdauer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Bodenkunde und Standortslehre, Professur für Standortslehre und Pflanzenernährung durchgeführt. Entwicklung biologisch abbaubarer flüssig applizierbarer Bodenbeschichtungen. Weiterentwicklung von Rezepturen mit angepassten Hafteigenschaften, Lebensdauer und Härte, um folgende Ziele zu erreichen: - physikalische Bodenstabilisierung gegen Erosion, - Reduktion des Unkrautdrucks, - Wasserrückhalt/Wasserspeicherung um das Pflanzenwachstum zu fördern. Entwicklung einer Vorgehensweise zur Beeinflussung und Bestimmung der biologischen Abbaubarkeit von CBAB nach dem geplanten Ende der Nutzungsdauer.
Das Projekt "Teilvorhaben: Optimierte rCF-Garne für den In-Situ-Prozess" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wagenfelder Spinnereien GmbH durchgeführt. Verbundwerkstoffe bestehen im Allgemeinen aus zwei Komponenten: einem Matrixwerkstoff und einer Verstärkungsstruktur. Ziel der Wagenfelder Spinnereien GmbH ist die Herstellung eines Stapelfasergarns aus recyclierten Carbonfasern, das bei der In-Situ-Pultrusion in Matrixharz eingebettet wird und so das eigentliche Produkt, den Faserverbundkunststoff bildet. Dabei werden die Stabeigenschaften maßgeblich von der Qualität der Verstärkungsfasern, der Matrix und des Pultrusionsprozesses beeinflusst. Bei der Entwicklung eines Verfahrens inkl. der benötigten Werkzeuge zur Garnherstellung sollen die Anforderungen der weiteren Verarbeitung des Garns bzgl. der Prozessfähigkeit und der sich einstellenden Eigenschaften des Endproduktes berücksichtigt werden. Bei dem Spinnen des Stapelgarnes werden neben den eigentlichen recyclierten Carbonfasern Trägerfasern und Umwindefäden benötigt, deren Einfluss auf die Grenzflächenhaftung zw. Verstärkungsfaser und Matrix untersucht und bewertet werden soll. Ziel ist es den Anteil an thermoplastischen Trägerfasern und Umwindegarnen am Carbon-Stapelfasergarn zu minimieren. Feuchte, die durch die In-Situ-Pultrusion eingetragen werden kann, stört die vollständige Polymerisation, wodurch die Festigkeit der Matrix des Pultrats reduziert wird. Ein weiteres Ziel ist es daher den Eintrag von Feuchte zu minimieren. Zur Sicherstellung einer gut ausgebildeten Faser-Matrix-Grenzfläche, d. h. des Verbundes zwischen Faser und Matrix, soll eine optimale Faserschichte, wie sie für Glasfasern bereits bekannt ist, entwickelt werden. Das Schlichtesystem soll ausgewählt und evaluiert werden. Zudem soll eine Auftragstechnologie für die Schlichte entwickelt werden.
Das Projekt "Teilprojekt A 04: Zelluläre Aufnahme von Mikropartikeln in Abhängigkeit von elementaren Partikeleigenschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V., Institut Physikalische Chemie und Physik der Polymere durchgeführt. Verschiedene Modell-MP-Partikel sowie Modellpartikel für natürlich vorkommendes partikulares Material werden in Süßwasser und Boden inkubiert und daraus resultierende Oberflächenveränderungen werden biomolekular und physikalisch-chemisch charakterisiert. Daraufhin werden unterschiedliche Polyelektrolyt-Multilagen-beschichtete Modellpartikel hergestellt, welche in jeweils einer Eigenschaft (z.B. identische Mechanik oder Ladungsdichte) den inkubierten Partikeln gleichen. Durch einen Vergleich der verschiedenen Partikel wird daraufhin die Relevanz dieser Eigenschaft für die Adhäsion der Partikel an Zellen und die Internalisierung in Zellen quantitativ untersucht.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung eines Industrie 4.0-Prozesses für PV-Lamination" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SUNSET-Energietechnik GmbH durchgeführt. Die Langzeitstabilität photovoltaischer (PV-) Module ist von herausragender Bedeutung für die Energiegestehungskosten der PV. Hersteller von PV-Modulen geben eine Leistungsgarantie über 25 Jahren auf 80% der Ausgangsleistung. Diese extreme Stabilität wird nur erreicht, wenn die Verkapselung perfekt verarbeitet ist, da diese den Schutz vor Umwelteinflüssen gewährleistet. Die Verkapselung hat jedoch auch Auswirkungen, z.B. auf die Adhäsion der verschiedenen La-gen miteinander, aber auch die Geschwindigkeit verschiedener Alterungsmechanismen in dem aktiven Teil des Moduls (Zellverbinder und Zelle). Es wird allgemein angenommen, dass ein Vernetzungsgrad über 65% hinreichend für zuverlässige PV-Module ist. Der Vernetzungsgrad wird in der Produktion in einem Laminationsprozess bestimmt. Dieser wird gemessen an der Wichtigkeit für die Modulzuverlässigkeit nur ungenügend kontrolliert. Es gibt noch keine industrieweit akzeptierte, zerstörungsfreie Prüftechnologie auf dem Markt. Der einzige Ansatz derzeit ist das X Link-System der Firma LayTec, der in EVAPLUS weiter erforscht und in eine Qualitätskontrolle für PV-Systeme integriert werden soll. Variabler Wareneingang und mangelnde Prozesskontrolle stellen ein Risiko für die Produktion dar. Es sollen die Methoden für eine Minimierung dieses Risikos entwickelt werden. Sunset verfolgt diese spezifischen Ziele: - Verständnis der Produktvariabilität der Verkapselungsfolien - Verständnis der Laminatsvariabilität - Definition der Prozessvariationen - Optimierungspotenzial des Produktionsprozesses - Industrie 4.0-Konzept für die Lamination Sunset wird eine detaillierte Bewertung der Homogenität moderner Folien beitragen, aber auch die Verantwortung für den Prüfkörperbau übernehmen, das X-Link-Verfahren in einer industriellen Umgebung testen und ein Konzept Industrie 4.0 für die Lamination vorstellen und bewerten.
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