Niederschlag ist eine wichtige Komponente des hydrologischen Kreislaufs. Um zu verstehen, wie sich der Wasserhaushalt in einem sich erwärmenden Klima verändert, ist ein umfassendes Verständnis der Niederschlagsbildungsprozesse erforderlich. In den mittleren Breiten wird der meiste Niederschlag unter Beteiligung der Eisphase in Mischphasenwolken erzeugt, aber die genauen Interaktionen zwischen Eis, flüssigem Wasser, Wolkendynamik, orografischem Antrieb und Aerosolpartikeln während der Eis-, Schnee- und Regenbildung sind nicht gut verstanden. Dies gilt insbesondere für Bereifungs- und Sekundäre Eisproduktion (SIP) Prozesse, die mit den größten quantitative Unsicherheiten in Bezug auf die Schneefallbildung verbunden sind. Die Lücken in unserem Verständnis von SIP- und Bereifungsprozesse zu schließen, ist vor allem für Gebirgsregionen entscheidend, die besonders anfällig für Änderungen des Niederschlags und des Wasserhaushalts, wie z.B. des Verhältnisses zwischen Regen und Schneefall, sind. In diesem Antrag wird ein Forschungsprojekt vorgeschlagen, das sich dem Verständnis von Bereifungs- und SIP-Prozessen in komplexem Terrain widmet. Dazu werden wir ein innovatives, simultan sendendes und simultan empfangendes (STSR), scannendes W-Band-Wolkenradar zusammen mit einer neuartigen In-situ-Schneefallkamera eine ganze Wintersaison lang in den Rocky Mountains von Colorado, USA betreiben. Die Instrumente werden Teil der Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Surface Atmosphere Integrated Field Laboratory (SAIL) Kampagne sein, bei der ein Ka-Band und ein X-Band Radar eingesetzt werden. Durch die Kombination von spektralen polarimetrischen und Multifrequenz-Doppler-Radarbeobachtungen mit empirischen und Bayes'schen Machine Learning Verfahren werden wir Bereifungs- und SIP-Ereignisse identifizieren und deren Einfluss auf die Schneefallrate quantifizieren. Dies erfordert die Erweiterung des Passive and Active Microwave radiative TRAnsfer Modells (PAMTRA) mit zusätzlichen polarimetrischen Variablen und modernsten Berechnungen von Streueigenschaften. Durch die Nutzung der umfangreichen kollokierten Messungen während SAIL wird es ermöglicht, die beobachteten Prozessraten mit Umweltbedingungen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Flüssigwasserpfad sowie mit der Wolkendynamik in Beziehung zu setzen. Darüber hinaus werden wir einen besonderen Fokus auf den Einfluss von vertikalen Luftbewegungen legen, die unter orographischen Bedingungen häufig auftreten. Zusammengenommen wird das vorgeschlagene Projekt unser Verständnis von Bereifungs- und SIP-Prozessen in komplexem Gelände verbessern.
Bislang werden Textilbewehrungen vor der Bauteilherstellung getränkt und ausgehärtet. Diese relativ steifen Halbzeuge eignen sich nicht zur Herstellung komplexer Bauteile auf Basis der neuen kontinuierlichen Fertigungsprozesse wie 3D-Betondruck und Betonextrusion, da ein Großteils der Formflexibilität durch die etablierte Offline-Konsolidierung verloren geht. TP B02 (Gries) untersucht daher die zeitliche Verschiebung des Umform- und Konsolidierungsschrittes mittels Prepregsystemen in den Betonageprozess. Neben bekannten Aushärtemechanismen wie z. B. Wärme oder UV-Strahlung werden neue Ansätze wie bspw. die Aktivierung über die Alkalität des Betons, über Mikrowellen oder mittels Induktion für eine Inline-Fertigung von Carbonbeton erforscht.
In einer Mikrowellenfilteranlage wird die Abtoetung von verschiedenen Viren in Fluessigmist im Durchflussverfahren ueberprueft.
Altpapier mit Zuschlagstoffen unter Mikrowelle aufschäumen. Erweiterung auf Stroh und ähnliches.
Das Teilprojekt beschäftigt sich mit der Konzeptionierung, der Entwicklung und dem Aufbau einer unter Atmosphärendruck arbeitenden Plasmaanlage zur Reinigung und Beschichtung von Glas- und Kohlenstofffasergelegen sowie der Entwicklung einer geeigneten Haftvermittlerschicht zur späteren erneuten Einbindung der Faser in eine Duromerharz-Matrix. Ziel ist es, die mit Hilfe der Pyrolyse (thermisch und Mikrowelle) freigelegten Fasergelege mit der inlinefähigen Plasmatechnik ohne Beschädigung der Fasern zu reinigen, zu aktivieren und anschließend zu beschichten, damit eine Wiederverwendung der Fasergelege mit einer sehr guten Faser/Matrixhaftung ermöglicht wird. Dazu wird ein zweistufiges Verfahren bestehend aus Plasmareinigung mit anschließender Plasmabeschichtung untersucht und eine geeignete Plasmaanlage aufgebaut und an die Anforderungen des Prozesses angepasst. Im ersten Schritt wird die Oberfläche von Restkontaminationen befreit und aktiviert und im zweiten Schritt wird eine haftvermittelnde plasmapolymere Schicht unter Eingabe von Präkursoren (chemischen Zusatzstoffen) in das Plasma auf den Fasergelegen abgeschieden. Die zu verwendende Anlagentechnik, bestehend aus Plasmagenerator, Transformator und Plasmaerzeuger wird in diversen Iterationsschleifen weiterentwickelt. Die umweltfreundliche Technik wird ausschließlich mit elektrischer Energie und Luft oder ggf. Stickstoff als Prozessgas betrieben. Die Beschichtung erfolgt trockenchemisch, lösungsmittelfrei und damit besonders umweltschonend unter Verwendung geringster Präkursormengen.
Strahlung ist eine Energieform, die sich als elektromagnetische Welle- oder als Teilchenstrom durch Raum und Materie ausbreitet. Die Strahlungsarten werden in 2 große Gruppen unterteilt, die sich durch ihre Energie unterscheiden. Strahlung, die bei der Durchdringung von Stoffen an Atomen und Molekülen Ionisationsvorgänge auslöst, wird als ionisierende Strahlung bezeichnet. Dazu gehören z.B. die Röntgen- und die Gammastrahlung. Als nichtionisierende Strahlung wird die Strahlung bezeichnet, bei der die Energie der Strahlung nicht ausreicht, Atome und Moleküle zu ionisieren. Dazu gehören z.B. Radio- und Mikrowellen, elektromagnetische Felder und das Licht. Ionisierende Strahlung ist sowohl Teil der Natur (Natürliche Radioaktivität) und somit Bestandteil der menschlichen Umwelt als auch das Resultat menschlicher Tätigkeit (Künstliche Radioaktivität).
In einem durchgängig modulierten Multifrequenz-Laborofen, der mit zwei magnetronbasierten Mikrowellengeneratoren 6 kW bei einer Arbeitsfrequenz von 2,45 GHz und einem magnetronbasierten Mikrowellengenerator 5 kW bei einer Arbeitsfrequenz von 915 MHz, der zugehörigen Messtechnik (einfallende und reflektierte Mikrowellenleistung, IR-Kamera bzw. -Pyrometern etc.) sowie alle notwendigen Gasdurchführungen ausgerüstet ist, wird das gesamte Prozessparameterfeld für den vorgesehenen Pyrolyseprozess praxisnah ermittelt. Zudem werden die ermittelten Prozessparameter für die Auslegung der kontinuierlichen Mikrowellenpyrolyse-Durchlaufanlage verwendet. Durch die umfassende elektromagnetische Simulation werden die notwendigen bzw. optimalen Feldhomogenität und Frequenzbereiche ermittelt und anschließend entschieden, ob die auf der magnetronbasierende Mikrowellentechnik für die vorgesehene Mikrowellenpyrolyse technisch ausrechend ist. Diese Frage ist im Hinblick auf die Prozesswirtschaftlichkeit von großer Bedeutung, da die halbleiterbasierte Mikrowellentechnik zurzeit mind. um den Faktor vier teurer als die herkömmliche Magnetron-Technologe ist. Durch die Kombination beider Arbeitsfrequenzen 915 MHz und 2.45 GHz werden die Feldhomogenität und Eindringtiefe der Mikrowellenstrahlung erheblich erhöht. Dadurch werden Hot- und Coldspots vermieden. Die notwendige Leistungsanpassung zwischen den Mikrowellengeneratoren und der Last (Kammer + Produkt) erfolgt über manuelle 3-Stub-Tuner. Die Feldhomogenität wird durch die Verwendung von IR-Temperaturmesssystem mit spezieller Software erfasst und kontrolliert.
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