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 "Entwicklung einer Mehrschichtanode fuer die SOFC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik durchgeführt. Hochtemperaturbrennstoffzellen mit keramischem Festelektrolyt (SOFC: Solid Oxide Fuel Cell) sind aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades und ihrer Umweltvertraeglichkeit eine zukunftsweisende Alternative gegenueber konventioneller Energieerzeugung. Die Leistungsfaehigkeit und Lebensdauer der Einzelzellen sind dabei entscheidende Kriterien fuer die wirtschaftliche Nutzung von Brennstoffzellen. Bisherige Untersuchungen haben ergeben, dass es bei Langzeitbetrieb zu irreversiblen Veraenderungen in der Mikrostruktur der Anode kommt, die zu einer Senkung der Leistungsfaehigkeit fuehren. Je nach Belastung der Einzelzellen treten unterschiedliche Degradationsmechanismen auf. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer Anode, die aus mehreren Funktionsschichten besteht, um so die noetige Leistungsfaehigkeit und Langzeitstabilitaet zu liefern. Es soll ein Gradient in der Korngroesse, dem Nickelanteil und somit der Porositaet und der elektrischen Leitfaehigkeit erreicht werden, da die einzelnen Bereiche der Anodenstruktur unterschiedlichen Anforderungen genuegen muessen. So sind an der Grenzschicht Elektrolyt/Anode kleine Koerner erwuenscht, um eine moeglichst grosse Reaktionsflaeche zu erhalten. Wohingegen an der Grenzflaeche Anode/Interkonnektor ein hoher Anteil an grossen Nickelkoernern erforderlich ist, um einen guten elektrischen Kontakt und hohe Porositaet zu gewaehrleisten. Die optimale Zusammensetzung und Mikrostruktur der einzelnen Funktionsschichten soll durch systematische Belastungstests (elektrisch, chemisch, thermomechanisch) an verschiedenen homogenen Modellstrukturen, das sind Cermetproben aus Nickel- und YSZ-Teilchen mit definierter, homogener Zusammensetzung und Mikrostruktur, und durch die elektrochemische Charakterisierung von Einzelzellen mit entsprechenden homogenen Anodenstrukturen ermittelt werden. Vor und nach Durchfuehrung der Belastungstests ist eine umfassende Analyse der Zusammensetzung und Mikrostruktur der Modell- und Anodenstrukturen mittels Elektronenmikroskopie (REM, TEM, EDX, WDX) vorgesehen. Anhand der gewonnenen Ergebnisse soll ein Modell fuer die verschiedenen Verlust- und Degradationsmechanismen in der Anode entwickelt werden.
Das Projekt "Teilprojekt: Charakterisierung und Modellierung benetzungsrelevanter Nano- und Mikrostrukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alicona GmbH durchgeführt. Ziel des beantragten Vorhabens ist die Abbildung sämtlicher nötiger Schritte für die Auslegung und Herstellung funktionaler Mikrostrukturen an hoch belasteten Bauteilen aus den Bereichen Motorentechnik, Dichtungstechnik und Fluidtechnik zur Reduzierung des Verbrauchs, der Reibung und des Verschleißes. Im Teilvorhaben geht es um die 3D topographische Charakterisierung dieser Oberflächen und die Korrelation der gemessenen Eigenschaften mit diesen Topographien. Dazu sollen verschiedene 3D Oberflächenmessverfahren bzw. auch Streulichtsensorik miteinander verglichen und gegebenenfalls kombiniert werden. Alicona entwickelt zur Messung dieser Oberflächen die Fokusvariationstechnologie weiter um mit den speziellen Anforderungen (steile Flanken, unterschiedliche Reflexionen) umgehen zu können (z.B. adaptive Beleuchtung).
Das Projekt "Teilvorhaben: Mikrostrukturuntersuchung und Visualisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, mittelfristig eine optimierte GDL der nächsten Generation für automotive Anwendungen zu ermöglichen. Hierfür sind grundlegende Arbeiten zum Verständnis von Transportphänomenen innerhalb der GDL notwendig. Im Rahmen des Verbundprojekts wird das ZSW Mikrostrukturanalysen und Analysen des Wasserhaushalts von Gasdiffusionslagen durchführen. Die gewonnenen Strukturen werden den Projektpartnern in AP3 des Verbundprojekts zur Verfügung gestellt sowie für Simulationen der Wasserverteilung mittels der Monte-Carlo-Methode (MC) verwendet. Die MC-Simulationen erlauben zusätzlich eine Vorab-Beurteilung von gezielten Struktur- und Materialvariationen. Die Mikrostrukturanalyse der GDL wird bevorzugt mit einer am ZSW vorhandenen Mikro -CT-Anlage erfolgen. Die Visualisierung des Wasserhaushalts wird ergänzt um bei der TUB durchgeführte Untersuchungen mittels Synchrotronstrahlung. Weiterhin werden bei Bedarf experimentelle Bestimmungsmethoden der Benetzungseigenschaften der GDL in das Projekt eingebracht. Die ermittelten Mikrostrukturen stehen den Projektpartnern zur Verfügung und werden für eigene Untersuchungen zum Wasserhaushalt mittels MC-Simulationen verwendet. Die Untersuchungen umfassen sowohl das GDL-Substrat als auch die MPL. Die Aktivitäten im Bereich der Visualisierung erlauben eine Analyse der Wasserverteilung in der GDL in Abhängigkeit von den Betriebsparametern sowie von der GDL-Struktur und deren Materialeigenschaften, z.B. dem Hydrophobierungsgrad.
Das Projekt "Teilvorhaben: Demonstrator Kurbelwelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Mercedes-Benz Group AG durchgeführt. Gesamtziel des Verbundprojektes ist die Verbesserung und effizientere Gestaltung von Fertigungsprozessketten für Produkte mit funktionalen Strukturen und Dimensionen im Mikro- und Nanometerbereich durch eine verlässliche Vorausbestimmung der funktionalen Bauteileigenschaften mit Hilfe funktionsorientierter Kennwerte und Kennwertsysteme. Primäre Zielsetzung aus Sicht der DAIMLER AG ist die Verbesserung der Effizienz der Nutzfahrzeugmotoren (Einsparung von Kraftstoff/ Verringerung von Emissionen).Ansatzpunkt für DAIMLER im Vorhaben FunkProMikro ist die Verringerung der Reibleistung an Kurbelwellen- Lagern mittels definierter, funktionsbestimmender Oberflächengeometrien. Im Erfolgsfall ist die Übertragung der gewonnenen Erkenntnisse auf alle relevanten Funktionsmerkmale der Aggregate und Fahrzeuge der gesamten DAIMLER Produktpalette beabsichtigt. Als Voraussetzung für Erreichung der Funktionen sollen Messverfahren entwickelt werden, um die Geometrie von Mikrostrukturen zu erfassen. Ferner sollen Fertigungsverfahren und entsprechende Regelungsmechanismen entwickelt werden, um solche Mikrostrukturen prozesssicher erzeugen zu können. Ausgehend von einer Analyse der Funktionsanforderungen an Lagerstellen von Serien-Kurbelwellen soll zunächst ein Verständnis geschaffen werden, welcher Zusammenhang zwischen Geometrie und erreichter Funktion am Bauteil besteht und in welchem Umfang verfahrensbedingte Abweichungen der Idealgeometrien heute schon auftreten. Davon ausgehend sollen auf Basis der Zielstellung- Verminderung der Reibleistung -funktionsbestimmende, geometrische Produkteigenschaften abgeleitet und eine funktionsorientierte Bewertung der Messdaten vorgenommen werden. Schließlich soll eine Optimierung und Erweiterung von Kennwertsystemen erfolgen, als Voraussetzung für die Entwicklung eines Regelkreises für die Bearbeitungsverfahren.
Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung und Optimierung topographischer Mikrostrukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IST Ingenieurgesellschaft für Strukturanalyse und Tribologie mbH durchgeführt. 1. Vorhabensziel: Ziel des beantragten Vorhabens ist die Abbildung sämtlicher nötiger Schritte für die Auslegung und Herstellung funktionaler Mikrostrukturen an hoch belasteten Bauteilen aus den Bereichen Motorentechnik, Dichtungstechnik und Fluidtechnik zur Reduzierung des Verbrauchs, der Reibung und des Verschleißes. Im Teilvorhaben 'Entwicklung und Optimierung topographischer Mikrostrukturen' zur Verbrauchs- und Verschleißminimierung sowie zur Kavitätsentlüftung wird ein Geometriekatalog für Oberflächenmikrostrukturen auf Basis von Simulationstechniken zur tribologischen Kennwertbildung rauer Oberflächen erstellt. Ziel ist es die Simulationstechniken zu Erweitern und Funktionsoptimierungen zur Auslegung realer Bauteile und Werkzeuge zu gestalten. 2. Arbeitsplanung: Kennwertbildung: Tribologische Kennwertbildung und funktionsoptimierte Mikrostrukturen für unterschiedliche Anwendungen. Methodenentwicklung zur Kennwertbildung unterschiedlicher Benetzungseigenschaften. Simulationen: Entwicklung anwendungsbezogener Simulationsmodelle für Motorenkomponenten. Unterstützung der Projektpartner bei Modellierung, Anwendung der Simulationstechniken und Ergebnisbewertung. Mikrokavitäten: Strömungstechnische Auslegung und Geometriedefinition von Entlüftungsstrukturen in der Trennebene von Einspritzwerkzeugen basierend auf CFD-Simulation. Klassifizierung geometrieoptimierter Kavitäten, abhängig von Prozessparametern. Auslegungswerkzeug für den Konstruktionsprozess, basierend auf DOE-gestützte mehrdimensionale Approximationsfunktion für funktionale Abhängigkeiten
Das Projekt "Teilprojekt: Laserstrukturierungstechnik und Charakterisierung von Nano- und Mikrostrukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik durchgeführt. Ziel des beantragten Vorhabens ist die Abbildung sämtlicher nötiger Schritte für die Auslegung und Herstellung funktionaler Mikrostrukturen an hoch belasteten Bauteilen aus den Bereichen Motorentechnik, Dichtungstechnik und Fluidtechnik zur Reduzierung des Verbrauchs, der Reibung und des Verschleißes. Im Teilvorhaben 'Charakterisierung und Modellierung benetzungsrelevanter Nano- und Mikrostrukturen' werden Werkzeuge zur Modellierung der Oberflächen erarbeitet, Korrelationen zwischen Rauheitsstruktur und Benetzung untersucht und Schlussfolgerungen zum Design aussichtsreicher nichtdeterministischer Strukturen gezogen. Im Teilvorhaben 'Entwicklung Hochgeschwindigkeits-Laserstrukturierungstechnik' werden mit neuartigen Ultrakurzpuls-Lasersystemen Abtragstechniken entwickelt, die einen schnellen und hochgenauen Abtrag der Mikrostrukturen ohne Notwendigkeit der Nachbearbeitung ermöglichen. einsam werden daraus Struktur-Eigenschafts-Beziehungen erstellt. Darauf aufbauend erfolgt der Laboraufbau einer Streulichtsensorik, die mit den topografischen und funktionalen Eigenschaften korreliert wird, und damit eine berührungslose, prozessintegrierbare Oberflächencharakterisierung ermöglichen soll. Zur Herstellung der funktionalen Oberflächenstrukturen im Mikrometerbereich wird im Rahmen des Projektes eine Hochgeschwindigkeitsabtragstechnik durch Laserstrukturieren mit ultrakurzen Laserpulsen mit Pulsdauern von 10 ps entwickelt und auf ihre Eignung für dreidimensionale Bauteile untersucht.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung eines operationellen Mikrostruktur-Messsystems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Meerestechnik-Elektronik durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines operativen Messsystems, mit dem der gesamte, im Meer vorhandene Skalenbereich der Schichtungsstruktur und der kleinskaligen dynamischen Prozesse erfasst und den Anwendern transparent gemacht werden kann. Mit dem Messsystem wird es moeglich sein, turbulente Vermischungsvorgaenge, Dissipations- und Austauschgroessen und weitere Parameter zur Charakterisierung der Mikrostruktur im Meer routinemaessig mit kommerziell verfuegbarer Technik direkt messend zu erfassen. ME uebernimmt dabei folgende Aufgaben: - Wissenschaftliche und technische Gesamtleitung - Entwicklung und Bau der Unterwassereinheit, der Bordeinheit, der Auslegetechnik und einer Eichvorrichtung fuer Scherungssensoren - Erstellung der Datenaquisitions- und Steuerungssoftware - Konzipierung und Leitung der Feldtests von Baugruppen und des Gesamtsystems.
Das Projekt "Charakterisierung mikrostruktureller Gesteinseigenschaften auf Grundlage der komplexen elektrischen Leitfaehigkeit sowie komplexer elastodynamischer Parameter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Geophysik durchgeführt. Dieses Projekt, das in Kooperation zwischen dem Institut fuer Geophysik der TU Clausthal und dem Wissenschaftsbereich Angewandte Geophysik der BA Freiberg durchgefuehrt wurde, diente der anwendungsorientierten Grundlagenforschung zur Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der inneren Gesteinsmikrostruktur und dynamischen physikalischen Groessen, insbesondere der komplexen elektrischen Leitfaehigkeit von 1 mHz bis 1 MHz und elastodynamischer Eigenschaften, um die Moeglichkeiten und Grenzen der Aussagekraft geophysikalischer Gelaende- und Bohrlochmessverfahren zur Gewinnung von Information ueber Lagerstaetten, hydrogeologische und umweltschutztechnische Fragestellungen zu gewinnen. Hierzu wurden Verfahren zur Charakterisierung der Mikrostruktur und zur Messung der komplexen dynamischer Parameter im Labor entwickelt. Ergebnisse sind experimentell begruendete fraktale Modelle fuer den Einfluss der Mikrostruktur auf die dynamischen Parameter, die zur Ermittlung lagerstaettentechnischer, hydrogeologischer und umweltschutztechnischer Kennwerte aus geophysikalischen Messwerten herangezogen werden koennen.
Das Projekt "Werkstoffmechanisches Verhalten von postulierten Anrissen in druckfuehrenden Komponenten mit vorbeanspruchter Rissspitze bei Belastung infolge rascher Abkuehlvorgaenge - Schwerpunkt: Einfluss und Bedeutung der Mikrostruktur und der Mikrogeometrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Magdeburg, Fakultät für Maschinenbau, Institut für Werkstofftechnik und Werkstoffprüfung durchgeführt. Eingeordnet in einen Forschungsverbund mit der Materialpruefungsanstalt der Universitaet Stuttgart, dem Fraunhofer-Institut fuer Werkstoffmechanik Freiburg, der Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung Berlin und der Gesellschaft fuer Reaktor- und Anlagensicherheit Koeln war es das Ziel dieses Vorhabens, die mikrostrukturellen Ursachen des WPS-Effektes in Abhaengigkeit von den verschiedenen Einflussfaktoren (Werkstoffzustand, Vorbeanspruchung, Lastpfade) aufzuklaeren und damit einen Beitrag zu einem allgemeinen Erklaerungsmodell mit quantitativen Aussagen zu liefern. Im einzelnen wurden folgende experimentelle Untersuchungen durchgefuehrt: 1. Mikrostrukturelle Untersuchungen zur Verformungsalterung nach unterschiedlicher mechanischer bzw. thermozyklischer Vorbeanspruchung. 2. Quantitative mikrofraktographische Untersuchungen zum Bruchmechanismus nach einer warmen Vorbeanspruchung. 3. Anwendung des instrumentierten Kerbschlagbiegeversuchs zum Nachweis des WPS-Effektes bei schlagartiger Beanspruchung. 4. Roentgenografische Bestimmung der Eigenspannungsfelder an der Rissspitze nach Vorbeanspruchung.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 10 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 10 |
| License | Count |
|---|---|
| open | 10 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 10 |
| Englisch | 1 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 5 |
| Webseite | 5 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 7 |
| Lebewesen & Lebensräume | 7 |
| Luft | 7 |
| Mensch & Umwelt | 9 |
| Wasser | 8 |
| Weitere | 10 |