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In den letzten Jahren intensivierten sich die Bemühungen, anisotropes Verhalten von Gesteinen in numerischen Modellen abzubilden. Für ein tiefgreifendes Verständnis dieser Prozesse sind numerische Modelle gut geeignet, da hier die Rand- und Anfangsbedingungen sehr exakt vorgegeben werden können, um das Verhalten eines pkysikalischen Systems unter vollständig kontrollierbaren Bedingungen zu studieren. Am Beispiel von Gneis wird ein numerisches Modell für die Modellierung einaxialer Druck- und Spaltzugversuche vorgestellt. Dieses nutzt den Diskreten-Element-Code 3DEC der Fa. Itasca Consulting Group, Inc. um gekoppeltes nichtlinear-anisotropes thermo-mechanisches Materialverhalten zu simulieren. In dieser Arbeit wird sowohl der Modellaufbau anhand eines GBM gezeigt, als auch ein Stoffgesetz zur Simulation eines nichtlinearen orthotropen thermischen Expansionsverhaltens entwickelt. Die dafür benötigten Modellparameter werden anhand von durchgeführten Laborversuchen kalibriert. Das entwickelte Modell wird dann angewendet, um die Modellierung einaxialer Druck- und Spaltzugversuchen für ein anisotropes Material (Gneis) durchzuführen, um das Modell zu validieren. Am Ende der Arbeit wird eine praktische Anwendung des Modells in Form eines Schneidversuchs gezeigt., In recent years, efforts have intensified to simulate the anisotropic behavior of rocks in numerical models. Numerical models are well suited for a profound understanding of these processes, since the boundary and initial conditions can be specified very precisely in order to study the behavior of a physical system under fully controllable conditions. Using the example of gneiss, a numerical model is presented for the modeling of uniaxial compression and Brazilian tensile tests. The discrete element code 3DEC from the company Itasca Consulting Group, Inc. is used to simulate coupled nonlinear- anisotropic thermo-mechanical material behavior. In this thesis the model generation is shown using Grain-Based Models and a material law for the simulation of a nonlinear orthotropic thermal expansion behavior is developed. The model parameters required for this are calibrated based on performed laboratory tests. The developed model is then applied to perform modeling of uniaxial compression and Brazilian tensile tests for an anisotropic material (gneiss) to validate the model. Lastly, a practical application of the model is shown in the form of a cutting test.

Das Vorhaben verfolgt das Ziel der Implementierung einer neuartigen Technologie zur Fertigung elektrochemischer Energiespeicher als Alternative zu Li-basierten Batteriesystemen (LIB). Dabei soll es von den Ergebnissen eigener abgeschlossener bzw. aktuell laufender Verbundvorhaben profitieren und den systematischen Aufbau einschlägiger Kompetenzen im Sinne eines Transfers vervollständigen. Schwerpunktmäßig wird auf eine Festkörperbatterie für mobile hochvalente Ionen sowie die dazugehörige Fertigungstechnologie für Festkörperelektrolyte (FKE) und Elektroden, insbesondere mittels Kurzzeittempern mit Blitzlampen (engl. Flash Lamp Annealing – FLA) sowie Anodischem Oxidieren (AO) gesetzt. Wesentliche Vorteile sind die erzielbaren Energiedichten, die hohe Sicherheit, die umfassende Verfügbarkeit der Materialien sowie die Recyclierbarkeit der Systeme. Im Ergebnis soll neben einer detaillierten Komponente-Eigenschaft-Matrix (KEM) sowie Zellstudien, ein Prototyp in Einsatzumgebung als Voraussetzung für die industrielle Fertigung vorliegen. Die volumetrische Energiedichte kann potentiell doppelt bis viermal so hohe Werte im Vergleich zu kommerziellen LIB erreichen. Zudem ist ein Kostensenkungspotential von bis zu 20 % bezogen auf den Preis pro kWh gegeben. Das Erreichen der Ziele soll durch begleitendes Technologiemanagement und Systemanalyse unterstützt werden.

Im Jahr 2017 - 2018 wurden in Cottbus zwei solare Mehrfamilienhäuser (je 7 Wohneinheiten) gebaut und seit 2019 im bewohnten Zustand im Rahmen des Eversol-Projektes durch die TU Bergakademie Freiberg wissenschaftlich begleitet. Neben dem Energiekonzept (Solarthermie und Photovoltaik) war auch das Bewohnerverhalten aufgrund einer Pauschalmiete (Festpreis für Wohnen, Strom, Wärme und Kälte) von Interesse. Die im Detail untersuchten Gebäude in Cottbus erreichen die hohen planerischen solaren Deckungsgrade in der elektrischen Energieversorgung sehr gut (70 % - 77 %). Das Stromverbrauchsprofil ist vergleichbar mit Literaturwerten und weist keine Auffälligkeiten aufgrund von Pauschalmiete auf. Durch deutlichen Mehrverbrauch in der Wärmeversorgung wird der solare Wärmedeckungsgrad allerdings verfehlt (50 % - 55 %). Gründe sind hier neben einem hohen Komfortanspruch der Bewohner (hohe Raumtemperaturen) u. a. auch in einer fehlerhaften Thermostateinstellung und hohen Warmwasser-Vorlauftemperaturen zu sehen. Insgesamt weisen die Monitoringergebnisse jedoch nicht auf ein verschwenderisches Verhalten aufgrund der Pauschalmiete hin. Für zukünftige Projekte wird deutlich, dass sowohl elektrischer, als auch thermischer Speicher deutlich kleiner dimensioniert werden könnten, ohne einen großen Einfluss auf die Autarkie zu haben. Der Erfolg der Auskopplung von Strom- und Wärmeüberschüssen in das umliegende Quartier konnte nachgewiesen werden. Es besteht jedoch noch weiteres Potenzial durch eine intelligente Steuerung. Die in diesem Forschungsprojekt mit umgesetzte pauschalisierte Inklusivmiete / Pauschalmiete kann als ein wesentlicher zukünftiger Anreizfaktor für ein Umdenken im Neubau von gesetzlichen, energetischen Pflichtvorgaben hin zu ökologisch-wirtschaftlichen Lösungen, von denen Mieter wie Vermieter profitieren, angesehen werden. Die Kombination von Neubau mit Bestandsgebäuden zu einem Quartier, sowie die energetische Sanierung und Integration von regenerativen Energiequellen, As part of the Eversol project, two solar apartment blocks (7 units each) were built in 2017 - 2018 and were monitored since 2019 in an inhabited state as part of the Eversol project monitored scientifically by the TU Bergakademie Freiberg. Due to a flat-rate rent (fixed price for living, electricity, heating and cooling), the energy concept (solar thermal and photovoltaics) and the occupants' behaviour were of main interest. The high planned solar coverage rates for the electricity supply (70 % - 77 %) are very well achieved in the buildings analysed in detail in Cottbus. The electricity consumption profile is comparable with literature values and shows no anomalies due to flat-rate rent. However, the solar heat coverage is not achieved due to the significantly higher consumption in the heat supply (50 % - 55 %). In addition to the high comfort requirements of the occupants (high room temperatures), this is e. g. also due to incorrect thermostat settings and high hot water temperatures. On the whole, however, the monitoring results do not indicate any wasteful behaviour as a result of the flat-rate rent. For future projects, it is clear that both the electrical and thermal storage tanks could be significantly smaller without having a major impact on self-sufficiency. The success of exporting surplus electricity and heat to the surrounding neighbourhood has been proven, but there is further potential through intelligent control. The all-inclusive rent / flat-rate rent implemented in this research project can be seen as a significant future motivator for a rethinking in new buildings from legislative, mandatory energy requirements to ecological and economical solutions that benefit both tenants and landlords. Combining new buildings with existing buildings to form a quarter, as well as energy-efficient renovation and integration of renewable energy into existing buildings, has great potential in Germany and should be explored further to develope new rapid realisation

Die Technische Universität Bergakademie Freiberg verfolgt das Ziel, die Forschungsleistungen ihrer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sichtbar und zugänglich zu machen und die Verwertbarkeit dieser Leistungen für den künftigen Forschungsprozess sicherzustellen. Sie ist bestrebt, diese an der Hochschule erbrachten Forschungsleistungen, die sich ganz besonders in Form von Publikationen und der Häufigkeit ihrer Zitierungen zeigen, zur Geltung zu bringen. Dazu ist eine eindeutige Zuordnung der Forschenden zu den Publikationen, an denen sie mitgewirkt haben, sowie zu ihrer Hochschule (Affiliation) notwendig. Eine erhöhte Sichtbarkeit von Publikationen und die transparente Bewertung der damit verbundenen Forschungsleistung ermöglicht zugleich eine angemessene Qualitätssicherung. Diese ist sowohl für die Forschenden als auch für die Hochschule im nationalen und internationalen Vergleich sowie im Wettbewerb um Forschungsförderung und Kooperationspartner von besonderer Bedeutung.

PV solar cells and modules have to show high-efficiency at very low cost. The idea of the project is to understand and test the feasibility of an all-aluminum-silicon (AlSi)-wired solar cell and solar module enabling an easy cell string for module assembly. The cell is thought to be build up in the best case by a silicon wafer cleaned and passivated by dielectric layer which will be laser opened in lines or dashes or dots for contacting. The AlSi wires are used to contact the opened areas during high temperature treatment forming contacts to silicon with local doping. The main advantage of the concept is a much cheaper cell and module fabrication as a silver- and diffusion-doping-free solar cell is build, cell contacting and module cell string connection could be one process step (i.e. no paste screen-printing and no additional stringing), thus no copper nor silver is used. Solar cell structures of interest have to withstand the eutectic temperature of silicon, thus industrial PERC and TOPCon could be possible candidates.

The Technische Universität Bergakademie Freiberg (TUBAF) aims to make the research achievements of its academics visible and accessible and to ensure the usability of these achievements for the future research process. It endeavors to showcase the research achievements of the university, which are particularly evident in the form of publications and the frequency of their citations. This requires researchers to be clearly assigned to the publications they have contributed to and to their university (affiliation). Increased visibility of publications and transparent assessment of the associated research performance also facilitates appropriate quality assurance. This is of particular importance both for the researchers and for the university in national and international comparison as well as in the competition for research funding and cooperation partners.

Pattern formation on self deforming materials is playing an increasingly vital role in the study of many biological processes. An example is the cell cortex, a network of interlinked actin filaments connected to the inside of the cell membrane. The stiffness of these filaments makes the cortex rigid and gives the cortex a strong influence in the shape of the cell. Additionally, molecular turnover and motor proteins allow shape changes necessary for the cell to divide and to adapt to its environment. Due to the incredible number of proteins that make up the cell cortex, simulation of the molecular dynamics for the entire cortex is impossible. However, when considering a larger scale, these dynamics can be approximated, making it possible to model the cortex as an active viscoelastic surface. To implement this, we use the surface equivalent of a Maxwell material, additionally distinguishing between shear and dilational stress. The motor proteins are modelled by an advection diffusion equation on the surface combined with a concentration dependent surface tension. Surrounding the surface is a fluid modelled by the Navier-Stokes equations. We study the formation of patterns both analytically and numerically. In the analytical study the 2-dimensional curved surface is reduced to a flat 2-dimensional surface with periodic boundary conditions and no surrounding fluid. We then show, that despite the minimal complexity of this model, spatiotemporal patterns can develop on a viscoelastic surface if the relaxation times are different. For the numerical study the Arbitrary Lagrangian Eulerian method (ALE) is applied. The equations for the surface and bulk are solved separately, but this partial method is numerically unstable for dominantly viscous surfaces. With that in mind, we also implemented a monolithic model for viscous surfaces, solving the bulk and surface equations simultaneously. As a special case the influence of a chiral flow field on a sphere is studied. These chir

Die Sicherheit von Straßen-, Schienenfahrzeugen sowie von Flugzeugen erfordert hochbelastbare Bauteile aus Stahl, Eisen, Aluminium und Magnesium. Während des Herstellungsprozesses können Verunreinigungen in der Metallschmelze auftreten, die zu Defekten in Form von Einschlüssen führen. Die Reduzierung oder Entfernung dieser Einschlüsse ist schwierig oder manchmal sogar unmöglich. Der Sonderforschungsbereich 920 „Multifunktionale Filter für die Metallschmelzefiltration – ein Beitrag zu Zero Defect Materials“ konzentrierte sich auf die Erforschung einer neuen Generation von Metallqualitäten – auch beim Recycling – durch Schmelzefiltration mit überlegenen mechanischen Eigenschaften für höchstbeanspruchbare Komponenten in Sicherheits- und Leichtbaukonstruktionen. Der SFB 920 wurde von 2011 bis 2023 an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert (Projektnummer 169148856 – SFB 920) und nach 12 Jahren intensiver Forschungsarbeit erfolgreich beendet. Der Abschlussbericht des SFB 920 fasst die wichtigsten Publikationen und ausgewählte Ergebnisse zusammen.:1 Zusammenfassung / Summary 1 2 Die 50 wichtigsten veröffentlichten Ergebnisse 2 2.1 Publikationen mit wissenschaftlichen Qualitätssicherung 2 2.2 Weitere Publikationen und öffentlich gemachte Ergebnisse 4 3 Übersicht der Teilprojekte 5 4 Wissenschaftliche Entwicklung des Sonderforschungsbereichs 7 4.1 Einleitung, Vision und Thesen 7 4.2 Ausgewählte Ergebnisse 8 4.2.1 „Stahlschmelze-Filtration“ 8 4.2.2 „Aluminiumschmelze-Filtration“ 16 4.2.3 „Magnesiumschmelzefiltration“ 17 4.2.4 Beiträge der Simulation 18 4.2.5 Harz- und pechfreies Bindemittel für umweltfreundliche, reaktive Filter 20 4.2.6 Generatives Hybrid-Flammspritzverfahren 20 4.2.7 Transferprojekte 21 4.2.8 Zusammenfassende Bemerkungen 22 4.2.9 Management der Forschungsdaten 24 4.2.10 Literatur 24 4.3 Wissenschaftliche Veranstaltungen und Wissenschaftskommunikation 26 4.4 Nationale und internationale Koop, The safety of road and railway vehicles as well as aircrafts requires highly stressable components made of steel, iron, aluminum and magnesium. During the production process, contaminations can occur in the metal melt, which lead to defects in the form of inclusions. Reducing or removing these inclusions is difficult or sometimes impossible. The Collaborative Research Center 920 “Multi-functional filters for metal melt filtration – a contribution towards zero defect materials” focussed on research into a new generation of metal qualities - also during recycling - via melt filtration with superior mechanical properties for use in high-demand construction materials and light-weight structures. The CRC 920 was funded by the German Research Foundation (DFG, Deutsche Forschungsgemeinschaft) from 2011 to 2023 at the Technische Universität Bergakademie Freiberg (Project-ID 169148856 – SFB 920) and was successfully completed after 12 years of intensive research work. The final report of the CRC 920 presents the most important publications and selected results.:1 Zusammenfassung / Summary 1 2 Die 50 wichtigsten veröffentlichten Ergebnisse 2 2.1 Publikationen mit wissenschaftlichen Qualitätssicherung 2 2.2 Weitere Publikationen und öffentlich gemachte Ergebnisse 4 3 Übersicht der Teilprojekte 5 4 Wissenschaftliche Entwicklung des Sonderforschungsbereichs 7 4.1 Einleitung, Vision und Thesen 7 4.2 Ausgewählte Ergebnisse 8 4.2.1 „Stahlschmelze-Filtration“ 8 4.2.2 „Aluminiumschmelze-Filtration“ 16 4.2.3 „Magnesiumschmelzefiltration“ 17 4.2.4 Beiträge der Simulation 18 4.2.5 Harz- und pechfreies Bindemittel für umweltfreundliche, reaktive Filter 20 4.2.6 Generatives Hybrid-Flammspritzverfahren 20 4.2.7 Transferprojekte 21 4.2.8 Zusammenfassende Bemerkungen 22 4.2.9 Management der Forschungsdaten 24 4.2.10 Literatur 24 4.3 Wissenschaftliche Veranstaltungen und Wissenschaftskommunikation 26 4.4 Nationale und internationale Kooperationen 28 5 Schwerpunktbildung und internationale Sic

In der Arbeit wurde der stationäre wie instationäre Wärmetransport in exemplarischen Werkzeuggeometrien untersucht. Im Ergebnis konnten Wärmedurchgangswiderstände und instationäre Verläufe charakteristischer Temperaturen (Mitteltemperatur, Werkzeugwand- und Kanalwandtemperatur) in Abhängigkeit der Wand- und Kanalabstände sowie der Strömungsgeschwindigkeit bestimmt werden. Daraus wurden Auslegungsgrundlagen in Form von Gleichungen zur Bestimmung des Formfaktors der Wärmeleitung sowie der zeitlichen Verläufe der Werkzeugwandtemperatur, der Kanalwandtemperatur und der Wandtemperatur-inhomogenität erarbeitet. Dabei zeigt sich eine gute Übereinstimmung zwischen den Gleichungen sowie experimentellen und numerischen Daten. Die Gleichungen erweitern den Wissenstand zur Auslegung von Temperierkanälen von Werkzeugen in variothermen Prozessen.

Um das Verständnis für physikalische und biologische Dynamiken zu verbessern, werden oft stellvertretend mathematische Modelle entwickelt, implementiert,validiert und analysiert. Die Entscheidung für oder gegen einen bestimmten Modelltyp, zum Beispiel ob die Auflösung in Raum und Zeit diskret oder kontinuierlich definiert ist, kann erheblichen Einfluss auf die Ergebnisse haben. Insbesondere bei der Untersuchung und Simulation der Dynamiken von biologischen Zellen, die häufig auch als biologische Flüssigkeiten (Biofluids) bezeichnet und in der Literatur oft mit physikalischen Flüssigkeiten verglichen werden, ist die Wahl des geeigneten Modelltyps nicht immer trivial. In diesem Zusammenhang stellt die vorliegende Arbeit drei verschiedene Szenarien vor. Unter Zuhilfenahme von unterschiedlichen mathematischen Modellen werden diese Szenarien dann untersucht. Dabei wird deutlich, dass trotz des ähnlichen Kontextes von physikalischen und biologischen Dynamiken je Szenario unterschiedliche Modelltypen besser geeignet sind und mitunter verschiedene Aussagen liefern. Daher muss für jedes dieser Szenarien die Entscheidung, welches Modell genommen wird und ob dieses in Raum und Zeit diskret oder kontinuierlich ist, neu evaluiert werden. Das erste Szenario befasst sich mit einer rein physikalischen Dynamik und beschreibt das Aufsteigen einer runden Flüssigkeitsblase innerhalb einer anderen Flüssigkeit. In diesem Zusammenhang wird auch häufig von zwei Phasen gesprochen. Dieser Fall dient auch als numerischer Benchmark-Test zur Bewertung der Genauigkeit von Zwei-Phasen-Modellen. Innerhalb dieses Kontextes werden oft Modelle verwendet, die kontinuierlich in Bezug auf Ort und Zeit sind. In der vorliegenden Arbeit wird stellvertretend das Cahn-Hilliard-Navier-Stokes-Modell verwendet. Vor allem wird ein neuer einfacher Diskretisierungsansatz für dieses Modell vorgestellt. Unter Verwendung eines Standard-Benchmark-Tests wird gezeigt, dass die Genauigkeit vergleichbar zu bisherigen Meth, Enhancing the understanding of physical and biological dynamics is crucial, which is why assisting mathematical models are often developed, implemented, validated, and analyzed. The decision for or against a particular model type, for example, whether the resolution in space and time is defined discretely or continuously, can considerably influence the results. Especially when investigating and simulating the dynamics of biological cells, also referred to as biological fluids and in the literature often compared to physical fluids, choosing the appropriate model type is not trivial in every case. This work presents three scenarios, which are further examined with the help of various mathematical models. Despite the similar context, dynamics of physical and biological fluids, some model types are more suited and deliver different results for each scenario. Therefore, the decision should be made new, depending on the scenarios, which model type is optimal, discrete, or continuous in space and time. The first scenario describes pure physical dynamics by the rise of a round fluid bubble within another fluid, which is often referred to as two phases. This setup also serves as a numerical benchmark test to evaluate the accuracy of physical two-phase-models. Within this context, the models used are often continuous regarding space and time. In this work, the Cahn-Hilliard-Navier-Stokes-model is chosen as a representative example. In particular, a new discretization approach for the model is introduced and evaluated by the previous benchmark test, which showcases that the new, more straightforward discretization approach leads to comparably precise results. The second scenario focuses on biological dynamics and describes the untreated growth of a tumor spheroid and further its behavior when exposed to \acl{rt}. These tumor spheroids are, in particular, 3D-assays of in-vitro experiments, which are 3D avascular aggregates of several thousand tumor cells mimicking tumor microa

Für die Fahrzeugsicherheit und die Bewertung von Fahrzeugstrukturen spielt die Entwicklung von Crashtest-Dummys eine zentrale Rolle. Diese menschenähnlichen Puppen werden bei Crashtests eingesetzt, um die Auswirkungen von Kollisionen auf den Körper zu untersuchen. Der Stand des Wissens zeigt, dass aktuelle Crashtest-Dummys nach dem Prinzip der Ermittlung von physikalischen Belastungsgrößen arbeiten. Die komplexe Verletzungsentstehung infolge von Verkehrsunfällen lässt sich damit nicht vollständig darstellen. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung, Konstruktion und Erprobung eines neuartigen Dummys mit biofidelen Eigenschaften zur Darstellung komplexer Verletzungen. Es wird ein Konzept entwickelt, mit dem Verletzungen durch Materialschäden direkt am Dummy dargestellt werden können. Die Konstruktion des biofidelen Dummys orientiert sich an der menschlichen Anatomie und Trauma-Biomechanik. Mit der Auswahl unterschiedlicher Werkstoffe wird ein Dummy gefertigt, der viele komplexe Verletzungen direkt darstellt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der biofidele Dummy in Schlittenversuchen und Crashtests untersucht. Die erfolgreiche Validierung des biofidelen Dummys zeigt, dass es möglich ist, eine Korrelation zwischen Materialschäden am Dummy und menschlichen Verletzungen herzuleiten.

These are the abstracts of the oral presentations of the 8th PhD conference held on 7 June 2024 in Freiberg.

Heutzutage werden im Mittel- und Großguss, durch die technologischen Vorteile, vorrangig kaltharzgebundene Formstoffe eingesetzt. Die organischen Formstoffbinder emittieren jedoch im Gießereibetrieb leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe. Der Zementformstoff stellt demzufolge auf Grund fehlender organischer Emissionen eine umweltfreundliche Alternative dar. Im Projekt „RapidZem“ wurde ein konkurrenzfähiger Schnellzement mit entsprechenden technologischen Eigenschaften entwickelt. Für den industriellen Einsatz war es jedoch zwingend erforderlich, dass dessen Regenerierbarkeit und Anwendung im Kreislauf nachgewiesen wird. Dementsprechend wurden in dieser Arbeit Methoden zur Regenerierung und Wiederverwendung des umweltfreundlichen Schnellzementformstoffes untersucht. Dabei wurde im industriellen Maßstab aufgezeigt, dass unter der Verwendung von Regenerat im Formstoffkreislauf beim Vollformverfahren gute Gussteile hergestellt werden können. Deren Qualität entspricht Gussstücken, die in Furanharzformen produziert wurden. Zur Regenerierung des Schnellzementformstoffes empfehlen sich mechanische Regenerierungsanlagen, die im Chargenbetrieb mit eingebauten Schleifkörpern arbeiten. Auf Grund der starken Haftung des Zementbinders am Sandkorn hat sich die Prallbelastung als ungeeignet erwiesen, da es entweder zu einer geringen Regenerierungsintensität oder einer Zerstörung der Sandkörner kommt. Mit der in dieser Arbeit erzielten Regeneratqualität kann ein Formstoff mit max. 93,3 % Regeneratanteil hergestellt werden, bei entsprechender Prozessführung ist ein Regeneratanteil von 93,3 bis 100 % als theoretisch realisierbar einzustufen. Der Schnellzementformstoff erzielt gegenüber furanharzgebundenen Formstoffen derzeit keine vollständige Kostenneutralität. Aber durch die Tatsache, dass der Schnellzement keinerlei leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe emittiert, stellt dieser dennoch eine Alternative zum Furanharz dar und zwar für Gießereien die sich an ihrem Standort mit verschärften A

Durch zunehmende Restriktionen in der Anwendung von halogenhaltigen Flammschutzmitteln (wie z.B. Tris(2-chlorisopropyl)phosphat) besteht Bedarf an halogenfreien Alternativen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden neuartige flüssige Flammschutzmittel für Polyurethan- und Polyisocyanurat-Hartschaumstoffe synthetisiert und charakterisiert. Als Ausgangsmaterialien dafür dienten sowohl s-Triazinchlorid als auch s-Heptazinchlorid. Die Derivate wurden mittels Michaelis-Arbuzov-Reaktion hergestellt und die erhaltenen Produkte anschließend charakterisiert. Ausgewählte hergestellte Verbindungen wurden in Hartschaummaterialien eingearbeitet und auf ihre Flammschutzeigenschaften getestet. Des Weiteren wurde der Einfluss unterschiedlicher Reaktionsbedingungen auf die Produktzusammensetzung untersucht. Es konnten positive Flammschutzeigenschaften für s-Triazinphosphonate nachgewiesen werden. Auch für die neu etablierte Substanzklasse der s−Heptazinphosphonate konnte eine flammhemmende Wirkung nachgewiesen werden.:Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 2 Stickstoffreiche Verbindungen 2.1 Einführung in die Stoffklasse der s-Triazine 2.2 Einführung in die Stoffklasse der s-Heptazine 3 Kunststoffchemie 3.1 Einteilung von Kunststoffen 3.2 Einführung in die Stoffklasse der PUR-Verbindungen 3.3 Anwendung von PUR-Schaumstoffen 4 Flammschutz 4.1 Grundlagen Flammschutz 4.2 Weitere Flammschutzmittel 4.2.1 Phosphorhaltige Flammschutzmittel 4.2.2 Stickstoffhaltige Flammschutzmittel 4.2.3 Halogenhaltige Flammschutzmittel 4.3 Toxikologie ausgewählter Flammschutzmittel 4.4 Aktuelle Forschung im Bereich halogenfreier Flammschutzmittel 5 Ergebnisse und Diskussion 5.1 s-Triazinphosphonate 5.1.1 Identifikation der chem. Zusammensetzung mittels NMR-Spektroskopie 5.1.2 Untersuchung des Einflusses von Stöchiometrie, Zugabemethode, Temperatur und Feuchtigkeit auf s-Triazinphosphonate mittels NMR-Spektroskopie 5.1.3 Chlor- und Phosphorgehalt 5.1.4 Einfluss auf den Aggregatzustand 5.1.5 Thermisches Verhalten 5.1.6 I

These are the abstracts of the presentations of the 7th PhD conference held on 9 June 2023 in Freiberg.

Polymer electrolyte membrane water electrolyzers (PEMWE) are currently restricted to an operating temperature range between 50 to 80 °C. This review shows that elevated temperature (ET) above 90 °C can be advantageous with respect to i) reduced cell voltages, ii) a reduction of catalyst loading or possibly the employment of less noble electrocatalysts, and iii) a greater potential for waste heat utilization when the electrolyzer is operated in exothermal mode (when the cell voltage is higher than the thermoneutral voltage). Together with presenting an overview of the materials and components utilized in elevated temperature PEMWE under liquid and steam operation, this article summarizes the experimental and modeling performances reported to date, highlights the challenges ahead, and suggests aspects, which will need to be considered to improve the performance at elevated temperature. Key points, which arise from this work are the extensive need of re‐assessing the material selection both for the cell components and also at a system level, the effects and optimization of working with steam operation, and in the long run, the need for techno‐economic analyses to ultimately assess whether efficiency gains will truly translate to a cost‐effective technology alternative.

Whereas temporal variability of plant phenology in response to climate change has already been well studied, the spatial variability of phenology is not well understood. Given that phenological shifts may affect biotic interactions, there is a need to investigate how the variability in environmental factors relates to the spatial variability in herbaceous species’ phenology by at the same time considering their functional traits to predict their general and species-specific responses to future climate change. In this project, we analysed phenology records of 148 herbaceous species, which were observed for a single year by the PhenObs network in 15 botanical gardens. For each species, we characterised the spatial variability in six different phenological stages across gardens. We used boosted regression trees to link these variabilities in phenology to the variability in environmental parameters (temperature, latitude and local habitat conditions) as well as species traits (seed mass, vegetative height, specific leaf area and temporal niche) hypothesised to be related to phenology variability. We found that spatial variability in the phenology of herbaceous species was mainly driven by the variability in temperature but also photoperiod was an important driving factor for some phenological stages. In addition, we found that early-flowering and less competitive species characterised by small specific leaf area and vegetative height were more variable in their phenology. Our findings contribute to the field of phenology by showing that besides temperature, photoperiod and functional traits are important to be included when spatial variability of herbaceous species is investigated.

PURPOSE: To investigate the effect of benzalkonium chloride (BAK)-preserved latanoprost and bimatoprost, polyquad (PQ)-preserved travoprost, and preservative-free (PF) latanoprost and tafluprost, all prostaglandin analogues (PGAs), on human conjunctival goblet cell (GC) survival. Furthermore, to investigate the effect of BAK-preserved and PF latanoprost on the cytokine secretion from GC.METHODS: Primary human conjunctival GCs were cultivated from donor tissue. Lactate dehydrogenase (LDH) and tetrazolium dye colorimetric (MTT) assays were used for the assessment of GC survival. A cytometric bead array was employed for measuring secretion of interleukin (IL)-6 and IL-8 from GC.RESULTS: BAK-preserved latanoprost and bimatoprost reduced cell survival by 28% (p = 0.0133) and 20% (p = 0.0208), respectively, in the LDH assay compared to a negative control. BAK-preserved latanoprost reduced cell proliferation by 54% (p = 0.003), BAK-preserved bimatoprost by 45% (p = 0.006), PQ-preserved travoprost by 16% (p = 0.0041), and PF latanoprost by 19% (p = 0.0001), in the MTT assay compared to a negative control. Only PF tafluprost did not affect the GCs in either assay. BAK-preserved latanoprost caused an increase in the secretion of pro-inflammatory IL-6 and IL-8 (p = 0.0001 and p = 0.0019, respectively) compared to a negative control, which PF latanoprost did not.CONCLUSION: BAK-preserved PGA eye drops were more cytotoxic to GCs than PQ-preserved and PF PGA eye drops. BAK-preserved latanoprost induced an inflammatory response in GC. Treatment with PF and PQ-preserved PGA eye drops could mean better tolerability and adherence in glaucoma patients compared to treatment with BAK-preserved PGA eye drops.

Purpose: To investigate the cell survival of human conjunctival goblet cells (CGs) when incubated with preserved and preservative-free (PF) artificial tears (AT) used against dry eye disease (DED). The following ATs were tested: 0.011% benzalkonium chloride (BAK)-preserved Viskøse Øjendråber, 0.006% BAK-preserved Oftagel, 0.005% BAK-preserved Oculac, 0.001% PolyQuad-preserved Systane Ultra, 0.01% Cetrimide-preserved Artelac, and PF ATs: Systane Ultra, Oculac, Oftagel, and Thealoz Duo. Method: Primary cultures of human conjunctival CGs were cultivated from donor conjunctiva. After incubation with said ATs for 2 hours, CG survival was analysed using a lactate dehydrogenase assay and calculated to a negative control. Results: AT preserved with 0.011% BAK reduced GC survival by 28% compared to negative control (p=0.001). The remaining ATs did not significantly alter the cell survival. Conclusion: BAK-preserved ATs cause GC death in a concentration-dependent manner. Reduction of the GC density may contribute to the development of DED. PF-ATs and PolyQuad- and Cetrimide-preserved ATs may thus be a better choice for treating DED than BAK-preserved ATs, as the latter may add to ocular surface disease., Aims/Purpose: To investigate the cell survival of human conjunctival goblet cells (CGs) when incubated with preserved and preservative-free (PF) artificial tears (AT) used against dry eye disease (DED). The following ATs were tested: 0.011% benzalkonium chloride (BAK)-preserved Viskøse® Øjendråber, 0.006% BAK-preserved Oftagel®, 0.005% BAK-preserved Oculac®, 0.001% PolyQuad™-preserved Systane® Ultra, 0.01% Cetrimide-preserved Artelac®, and PF ATs: Systane® Ultra, Oculac®, Oftagel®, and Thealoz® Duo. Methods: Primary cultures of human conjunctival CGs were cultivated from donor conjunctiva. After incubation with the above-mentioned ATs for 2 h, CG survival was analysed using a lactate dehydrogenase assay and calculated to a negative control. Results: AT preserved with 0.011% BAK reduced GC survival by 28% compared to negative control (p = 0.001). The remaining ATs did not significantly alter the cell survival. Conclusions: BAK-preserved ATs cause GC death in a concentration-dependent manner. Reduction of the GC density may contribute to development of DED. PF-ATs and PolyQuad- and Cetrimide-preserved ATs may thus be a better choice for treating DED than BAK preserved ATs, as the latter may add to the ocular surface disease.

Purpose This study aimed to examine self-rated vision, vision concerns, and general health in individuals with and without glaucoma. Such assessments offer a broad view of a person's overall well-being and potential health issues and provide valuable insights into the characteristics of glaucoma patients. Design Cross-sectional. Methods We used questionnaire responses from Project FOREVER (Finding Ophthalmic Risk and Evaluating the Value of Eye exams and their predictive Reliability) to evaluate self-rated vision and general health on a scale ranging from 1 (excellent), 2 (good), 3 (reasonable), 4 (poor) to 5 (very bad). Additionally, the vision concerns were rated on a scale from 1 (never), 2 (rarely), 3 (once in a while), 4 (often) to 5 (always). A glaucoma diagnosis was self-reported and obtained from the questionnaire. To investigate the strength and direction of associations, we used binomial logistic regression models including self-assessment, age, and sex as confounding variables and glaucoma status as the dependent variable. Results This study analyzed questionnaire data from 59,168 participants, with an average age of 55.2 years (SD 15.0), and 62.0 % being women. Of these, 900 individuals (1.5 %) reported having a glaucoma diagnosis. Individuals having glaucoma reported poorer self-ratings in vision, vision concerns and general health. Specifically, the odds ratios for the poorest ratings were 2.46 for self-rated vision (95 % CI 1.70–3.55, p < 0.001), 8.04 for self-rated vision concerns (95 % CI 5.44–11.90, p < 0.001) and 1.86 for self-rated health (95 % CI 1.16–2.98, p = 0.010). Conclusion Glaucoma status is associated with poorer self-assessments of vision, vision concerns, and health. This suggests that individuals with glaucoma experience more vision and health challenges than people without the disease and the three assessments can be used as tools to characterize glaucoma patients in risk profiling efforts.

Purpose The purpose of the study was to describe the rationale and design of Project FOREVER (Finding Ophthalmic Risk and Evaluating the Value of Eye exams and their predictive Reliability). Design Project FOREVER will build a comprehensive database of clinical eye and vision data collected from ~280 000 adults at 100 optician stores across Denmark. The FOREVER database (FOREVERdb) includes detailed data from refraction, visual acuity, intraocular pressure, corneal thickness, visual field assessments and retinal fundus images. Linkage to the comprehensive Danish national registries with, that is diagnostic and prescribing data permits investigation of rare associations and risk factors. 30 000 individuals over 50 also provide a saliva sample for later genetic studies and blood pressure measurements. Of these 30 000, 10 000 will also get optical coherence tomography (OCT) nerve and retinal scans. This subpopulation data is reviewed by ophthalmologists for disease detection. All participants will be asked to complete a questionnaire assessing lifestyle, self-perceived eye health and general health. Enrolment of participants began in April 2022. Perspective The FOREVERdb is a powerful tool to answer a wide range of research questions that can pave the way for better eye health. This database will provide valuable insights for future studies investigating the correlations between eye and general health in a Danish population cohort, enabling research to identify potential risk factors for a range of diseases.

A new operando spectro-electrochemical setup was developed to study oxygen depletion from the surface of layered transition metal oxide particles at high degrees of delithiation. An NCM111 working electrode was paired with a chemically delithiated LiFePO4 counter electrode in a fuel cell-inspired membrane electrode assembly (MEA). A propylene carbonate-soaked Li-ion conducting ionomer served as an electrolyte, providing both good electrochemical performance and direct probing of the NCM111 particles during cycling by ambient pressure X-ray photoelectron spectroscopy. The irreversible emergence of an oxygen-depleted phase in the O 1s spectra of the layered oxide particles was observed upon the first delithiation to high state-of-charge, which is in excellent agreement with oxygen release analysis via mass spectrometry analysis of such MEAs. By comparing the metal oxide-based O 1s spectral features to the Ni 2p3/2 intensity, we can calculate the transition metal-to-oxygen ratio of the metal oxide close to the particle surface, which shows good agreement with the formation of a spinel-like stoichiometry as an oxygen-depleted phase. This new setup enables a deeper understanding of interfacial changes of layered oxide-based cathode active materials for Li-ion batteries upon cycling.

Technology for generating especially important amide and peptide bonds from carboxylic acids and amines that avoids traditional coupling reagents is described. The 1-pot processes developed rely on thioester formation, neat, using a simple dithiocarbamate, and are safe and green, and rely on Nature-inspired thioesters that are then converted to the targeted functionality.

The Cellular Prion Protein (PrPC), discovered by Nobel Laureate Dr. Stanley Prusiner, represents the causative agent of a class of transmissible neurodegenerative diseases known as prion diseases. Despite knowledge that PrPC initiates early events of toxicity at the cell surface, limited research efforts and therapeutics have targeted the membrane environment. To meet this end, we are designing fully new and important ways of studying prion-induced toxicity at the membrane surface. Given that membrane-anchored PrPC purified from mammalian cells have heterogeneous post-translational modifications that are not amenable to biophysical assays, it is essential to instead chemically modify recombinantly expressed PrPC with a synthetic anchor. It is also important to prepare a simple representative membrane system that creates a controlled environment for studying the protein’s molecular and structural mechanisms. We first determine that liposomes are an ideal membrane system given their similar morphology to the native membrane, their ability to incorporate peripheral membrane proteins and their amenability to various biophysical assays. We then test the expression of mPrP S230pAcPhe and subsequent modification with a representative membrane anchor. We produce a protein construct that can be expressed using a modified expression system that incorporates the unnatural amino acid para-acetyl phenylalanine. We identify a two-step scheme that will selectively modify the protein construct with a synthetic membrane anchor. We successfully modify the protein with a dPEG linker that has aminooxy functionality, but struggled to further modify the construct with lipid tails. Alternatively, we successfully demonstrate that mutation of two residues near the extreme C-terminus of PrPC to cysteines allows for selective modification with a synthetic maleimide-functionalized membrane anchor. The development of this system enables us to investigate PrPC in the context of a membrane enviro

A new, green esterification and thioesterification method has been developed based on the intermediacy of in situ-generated 2-thiopyridine esters derived from dipyridyldithiocarbamate (DPDTC). Both are formed from initial treatment of the corresponding carboxylic acid with DPDTC under neat conditions, followed by introduction of the alcohol or thiol, together with catalytic amounts of an activating group, in concentrated EtOAc or under aqueous micellar conditions. These 1-pot processes generate high yields of esters and thioesters, avoid use of traditional coupling agents, and lead to minimal waste creation as both the EtOAc and the thiol by-product are easily recycled.A new, green esterification and thioesterification method has been developed based on the intermediacy of in situ-generated 2-thiopyridine esters derived from dipyridyldithiocarbamate (DPDTC).

The information in this guide should help speech and language pathologists and others who are responsible for the assessment of students from the target populations, African Americans and Hmong students in Wisconsin. The guide provides information pertaining to cultural factors influencing learning and language and recommended procedures for complete and appropriate unbiased assessment. It contains data collected as a result of language analysis samples of typically developing Hmong and African American children, noting dialectical and phonological patterns that should not be considered errors. Some intervention strategies are presented for regular education teachers, and case studies illustrate the issues discussed. The guide contains these chapters: (1) "Perspectives: Ethical, Historical, Legal, and Demographic"; (2) "Cultural Considerations"; (3) "Assessment"; (4) "Language Sample Analysis" (5) "Narrative Discourse Analysis"; (6) "Intervention"; (7) "Case Studies"; and (8) "Appendixes." Twenty appendixes contain supplemental information about specific issues, some sample forms for student evaluation, and glossaries. Each chapter contains references. (Contains 17 figures.) (SLD)

Considering the ever-growing global demand for raw materials and the complexity of the geological deposits that are still to be found, high-quality extensive mineralogical information is required. Mineral exploration remains a risk-prone process, with empirical approaches prevailing over data-driven strategy. Amongst the many ways to innovate, hyperspectral imaging sensors for drill-core mineral mapping are one of the disruptive technologies. This potential could be multiplied by implementing machine learning. This dissertation introduces a workflow that allows the use of supervised learning to map minerals by means of ancillary data commonly acquired during exploration campaigns (i.e., mineralogy, geochemistry and core photography). The fusion of hyperspectral with such ancillary data allows not only to upscale to complete boreholes information acquired locally, but also to enhance the spatial resolution of the mineral maps. Thus, the proposed approaches provide digitally archived objective maps that serve as vectors for exploration and support geologists in their decision making.:List of Figures xviii List of Tables xix List of Acronyms xxi 1 Introduction 1 1.1 Mineral resources and the need for innovation . . . . . . . . . . . . . 2 1.2 Spectroscopy and hyperspectral imaging . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2.1 Imaging spectroscopy ....................... 6 1.2.2 Spectroscopy of minerals ..................... 8 1.2.3 Mineral mapping.......................... 12 1.2.4 Mineral mapping in exploration ................. 15 1.2.5 Drill-core mineral mapping.................... 16 1.3 Machine learning .............................. 19 1.3.1 Supervised learning for drill-core hyperspectral data . . . . . 20 1.4 Motivation and approach ......................... 22 2 Hyperspectral mineral mapping using supervised learning and mineralogical data 25 Preface ....................................... 25 Abstract....................................... 26 2.1 Introduction ......

Languages of the Indo-European family are spoken by almost half of the world’s population, but their origins and patterns of spread are disputed. Heggarty et al. present a database of 109 modern and 52 time-calibrated historical Indo-European languages, which they analyzed with models of Bayesian phylogenetic inference. Their results suggest an emergence of Indo-European languages around 8000 years before present. This is a deeper root date than previously thought, and it fits with an initial origin south of the Caucasus followed by a branch northward into the Steppe region. These findings lead to a “hybrid hypothesis” that reconciles current linguistic and ancient DNA evidence from both the eastern Fertile Crescent (as a primary source) and the steppe (as a secondary homeland).

The exceptional properties of nanocrystals (NCs) are strongly influenced by many different characteristics, such as their size and shape, but also by characteristics on the atomic scale, such as their crystal structure, their surface structure, as well as by potential microstructure defects. While the size and shape of NCs are frequently determined in a statistical manner, atomic-scale characteristics are usually quantified only for a small number of individual NCs and thus with limited statistical relevance. Within this work, a characterization workflow was established that is capable of determining relevant NC characteristics simultaneously in a sufficiently detailed and statistically relevant manner. The workflow is based on transmission electron microscopy, networked by a correlative multiscale approach that combines atomic-scale information on NCs obtained from high-resolution imaging with statistical information on NCs obtained from low-resolution imaging, assisted by a semi-automatic segmentation routine. The approach is complemented by other characterization techniques, such as X-ray diffraction, UV-vis spectroscopy, dynamic light scattering, or alternating gradient magnetometry. The general applicability of the developed workflow is illustrated on several examples, i.e., on the classification of Au NCs with different structures, on the statistical determination of the facet configurations of Au nanorods, on the study of the hierarchical structure of multi-core iron oxide nanoflowers and its influence on their magnetic properties, and on the evaluation of the interplay between size, morphology, microstructure defects, and optoelectronic properties of CdSe NCs.:List of abbreviations and symbols 1 Introduction 1.1 Types of nanocrystals 1.2 Characterization of nanocrystals 1.3 Motivation and outline of this thesis 2 Materials and methods 2.1 Nanocrystal synthesis 2.1.1 Au nanocrystals 2.1.2 Au nanorods 2.1.3 Multi-core iron oxide nanoparticles 2.1.4 CdSe nanocr

Motivation dieser Arbeit ist die Weiterentwicklung des etablierten Prozesses der Sprühtrocknung, der Trocknung einer Flüssigkeit zu Partikeln mit definierter Form und Größe. Ist die zerstäubte Flüssigkeit eine reagierende Polymer- oder Monomerlösung wird der neuartige Prozess als Sprühpolymerisation bezeichnet. Da die Verweilzeiten in einem Sprühtrockner gering sind, wird die hochreaktive radikalische Kettenpolymerisation von Acrylsäure und Acrylaten im Lösungsmittel Wasser untersucht. Im Fokus der Arbeit ist die Methode der Rheokinetik. Diese Methode wertet die rheologische Veränderung der reagierenden Lösung aus, sodass in dieser Arbeit die Ergebnisse der Rheokinetik zur Prozessgestaltung diskutiert werden. Die Messungen zur Rheokinetik verschiedener Acrylatelösungen zeigen im Vergleich zur Acrylsäure geringere Viskositätsanstiege, die sich durch die geringe Reaktionsgeschwindigkeit in der pH-neutralen Lösung der Acrylate erklären lässt. Die Theorie zur Rheokinetik lässt sich nur auf die Acrylsäure anwenden, da diese überwiegend neutrale Polymerlösungen bildet und die Viskositätsfunktion über die Zeit mit einer Potenzfunktion beschrieben werden kann. Das Ergebnis ist ein empirisches Modell, was die Induktionszeit und den Viskositätsanstieg, der mit dem Umsatz der Reaktion korreliert, über die Zeit beschreibt. Die numerische Modellierung, die die Polymerisation und Trocknung des Einzeltropfens beschreibt, zeigt abschließend, dass eine Konditionierung des Trocknungsgases sowie eine Vorreaktion vor der Sprühpolymerisation anzustreben sind, damit der Prozess in einem konventionellen Sprühtrockner erfolgreich wird.:1 Einleitung 2 Stand der Technik 2.1 Sprühpolymerisationsverfahren 2.1.1 Trocknung am Einzeltropfen 2.2 Rheologische Eigenschaften von Flüssigkeiten im Viskosimeter und Rheometer 2.2.1 Messmethoden der Scherviskosität 2.3 Charakterisierung der Monomere 2.4 Polymerisation von Acrylsäure bzw. Acrylaten 2.4.1 Radikalische Lösungspolymerisation 2.4.2 Überblick ü

Hochtemperatur-Konversionsprozesse sind ein wesentlicher Bestandteil von industriellen Produktionsprozessen, die maßgeblich den Prozesswirkungsgrad und die Produktionskosten beeinflussen. Die modellgestützte Optimierung ermöglicht eine gezielte Verbesserung verschiedener Parameter unter Berücksichtigung von prozesstechnischen, ökonomischen und ökologischen Aspekten. Bisher existiert in der Literatur kein Vergleich der Einsatzmöglichkeiten verschiedener Modellierungsmethoden zur modellgestützten, multikriteriellen Optimierung von Hochtemperatur-Konversionsprozessen. Daher werden in dieser Arbeit drei exemplarische Konversionsprozesse mit unterschiedlichen Modellierungsmethoden optimiert und anhand der Ergebnisse die Potenziale und Einsatzgrenzen für die modellgestützte Optimierung bewertet. Die Modellierung eines Wirbelschichtvergasers zeigt, dass detaillierte CFD-Modelle für komplexe mehrphasige Prozesse zu rechenaufwändig sind. Hingegen ist für einfache einphasige Prozesse wie ein Quench-Reaktor die Optimierung mit reduzierten CFD-Modellen realisierbar. Die Integration von Ersatzmodellen beschleunigt das Optimierungskonzept bei gleicher Ergebnisqualität, was die Optimierung von komplexen Prozessen für einfache Optimierungsprobleme ermöglicht. Die Optimierung der Partialoxidation von flüssigen Einsatzstoffen zur Methanolproduktion zeigt, dass sich Fließbildmodelle gut zur Optimierung von vollständigen Produktionsprozessen und komplexen Optimierungsproblemen eignen. Die Ergebnisse dieser Arbeit können als Basis für die Erstellung von Modellierungs- und Optimierungskonzepten für weitere Hochtemperatur-Konversionsprozesse genutzt werden.

A balance between strength and ductility has been one of the most important considerations in the steel industry. Austenitic steel or multi-phase steel with retained austenite has plasticity-enhancing mechanisms, which can make it achieve high strength and good formability. Due to the occurrence of twinning-based mechanisms in high Mn steels, they have improved strength without sacrificing ductility. However, high Mn steels with extraordinary mechanical properties has not been used in mass production because of its high material cost together with welding problems and so on. As a consequence, many researchers have attempted to decrease the Mn concentration of high Mn twinning-induced plasticity steels without significant sacrifice of the mechanical properties. In the present work, a novel medium Mn steel with high C is designed with the aim of obtaining comparable mechanical properties as high Mn TWIP steel. In addition to Mn, C is also common effective austenite stabilizing element. C and Mn both increase the SFE of austenite. It should be possible to substitute at least some of the Mn in high Mn steels with C and still retain the TWIP effect. If the reduction in Mn content is not compensated for by the addition of other alloying elements, the microstructure will additionally contain some ferrite or martensite. The problem with C concentration is that it will result in the formation of carbide during the cooling process. As long as the carbide formation is suppressed, the formation of ferrite/martensite in medium Mn steels can be inhibited by an increase in the C concentration. In such cases, a soft and formable austenitic microstructure can be achieved by quenching from high austenitization temperatures to retain austenite with appropriate mechanical stability. The precipitation and dissolution of cementite in austenitic medium Mn high C steels capable of deformation-induced twinning were analyzed based on the associated length changes. Al addition was found to si

This study investigates various glass objects from the 17th and 18th centuries in Thuringia to gain insight into their manufacturing techniques. The objects include glass beads from the Roten Schmelzzimmer and diverse glass objects from the Schwarzburg-Sondershausen collection. The analytical methods include optical microscopy, CT, SEM-EDX, LA-ICP-MS and Raman spectroscopy. The glass beads from the Roten Schmelzzimmer were identified as soda-lime- and high-lead-silicate glasses, which were made using highly pure sands and halophytic plant ashes as a fluxing agent. These recipes are characteristic from the Mediterranean region. The beads were coloured in 11 different colours with copper, cobalt, manganese, iron, and were possibly opacified with salt and tartrate. The analysed glass objects from the Schwarzburg collection were made using different recipes based on potash-lime-silicate glass with high amounts of potash and calcium, and calcinated-bone ashes as a white opacifier, characteristic of central Europe.

We theoretically and experimentally investigate the impact of pore space structure, wettability, and surface roughness on the displacement front, trapping, and sweeping efficiency at low capillary numbers. The microstructure of (i) 2D geologically-realistic media (2D natural sand and sandstone), (ii) a topological 3D-2D-transformation (2D sand analog), and (iii) geometrically representative media (Delaunay Triangulation) were studied over a wide range of wettability from water-wet to oil-wet systems provided by using various fluid-pairs. We observed the transition (compact to fractal) in the displacement front caused by local instabilities identified by Cieplak and Robbins. The trapping efficiency of 2D natural microstructures showed a non-monotonous dependency on wettability, whereas a crossover from no trapping to maximal trapping was observed in 2D patterns of circular grains. For the first time, we compared identical experimental microstructures with simulation, capturing the key elements of the invasion process. We demonstrated that corner flows occur particularly in low-porosity media, where the smaller grain-grain distance hindered the corner-flow bridging. These insights could improve the CO2 geological storage and Enhanced Oil Recovery processes.

With this thesis, I present an experimental study focusing on the provision of thermodynamic data of fluids at elevated pressure and temperature conditions. Hereby a microcapillary setup that is equipped with an in situ Raman Spectroscopy unit as well as with a high-speed camera, was further improved within the scientific employment of the author. The setup consists in principle of a fused-silica microcapillary embedded in a heating block, which is furthermore connected to high pressure syringe pumps. Pure compounds and mixtures were studied with the microfluidic setup and different thermodynamic properties were determined. For instance, vapor pressures of Poly(oxymethylene) Dimethyl Ethers (OME3 and OME4), a potential class of renewable diesel fuels, were the first time measured for temperatures exceeding the atmospheric boiling temperature. Hereby the regarded compound is pressurized at constant temperature, from what the vapor pressure is determined optically by detecting bubble or film formation, indicating the transition from vapor to liquid state. The main results of this thesis were however the vapor-liquid equilibria (VLE) of fuel/air-systems that were determined by in situ Raman Spectroscopy, whereby the Stokes-scattered Raman signal can be successfully separated phase-dependently by light barrier technology. A further task was the determination of saturated mixture densities of the validation system ethanol/CO2. With this study, I intend to contribute to the scarce literature data for the studied systems and properties. Therewith I want to help to enhance the understanding of microprocesses such as the evaporation and mixing formation in diesel combustion engines.

Conference proceedings of the 5th Virtual Geoscience Conference, 21-22 September 2023, held in Dresden. The VGC is a multidisciplinary forum for researchers in geoscience, geomatics and related disciplines to share their latest developments and applications.:Short Courses 9 Workshops Stream 1 10 Workshop Stream 2 11 Workshop Stream 3 12 Session 1 – Point Cloud Processing: Workflows, Geometry & Semantics 14 Session 2 – Visualisation, communication & Teaching 27 Session 3 – Applying Machine Learning in Geosciences 36 Session 4 – Digital Outcrop Characterisation & Analysis 49 Session 5 – Airborne & Remote Mapping 58 Session 6 – Recent Developments in Geomorphic Process and Hazard Monitoring 69 Session 7 – Applications in Hydrology & Ecology 82 Poster Contributions 92

Carbon-bonded alumina filters and their binders, lactose, tannin and CarboresP, were investigated by Raman spectroscopy. Special emphasis was placed on the pyrolysis study of the binders. In situ measurements were performed on the tannins gallic acid, ellagic acid and tannic acid to determine the pyrolysis temperatures and products. Furthermore, the binder samples fired in a reducing atmosphere in a coke bed were analyzed by Raman spectroscopy and their transition from an amorphous carbon system to nanocrystalline graphite was observed. The influence of different binders on the carbon-bound alumina filters was studied, as well as the influence of different additives. However, no significant difference was observed between samples with different binder compositions or with additives. In addition, Raman measurements on the spinel MgAlON indicate an increased disorder of the structure due to the incorporated nitrogen.

Am 28.11.2023 hat der Senat der Technischen Universität Bergakademie Freiberg eine institutionelle Forschungsdaten-Policy verabschiedet, die allen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Hochschule eine wichtige Orientierungshilfe für den Umgang mit Forschungsdaten bietet.

Im Mittelpunkt der Arbeit stehen Alanate und Aluminiumhydride der Übergangs- und Erdalkalimetalle in Bezug auf ihre Synthese, ihre thermodynamischen Eigenschaften, ihre Zersetzungsreaktionen und ihre potentielle Eignung für reversible Wasserstoffspeicheranwendungen. Es konnten für CeAlH6, Mg(AlH4)2, Ca(AlH4)2, Sr(AlH4)2, CaAlH5 und SrAlH5 die Wärmekapazitätsfunktionen sowie die absoluten Entropien und Bildungsenthalpien bei 298,15 K bestimmt werden. Weiterhin wurden Methoden zur Näherung der genannten thermodynamischen Daten evaluiert und mit den ermittelten Werten aktualisiert und erweitert. Außerdem wurde die im Bereich der komplexen Hydride übliche Annahme, dass sich die bei der Synthese gebildeten Nebenprodukte LiCl und NaCl gegenüber den Hydriden inert verhalten, überprüft. Es konnte gezeigt werden, dass die Annahme hinsichtlich der Eigenschaften und Zersetzungsreaktionen von Mg(AlH4)2, Ca(AlH4)2 und Sr(AlH4)2 Bestand hat. In Bezug auf die Dehydrierung von CaAlH5 und SrAlH5 ist sie jedoch ungültig, wenn die Probe LiCl enthält.

The thesis addressed the effect of a varying MgO grade in MgO-C refractories on both their behavior in contact with a steel melt and the resulting effect on the non-metallic inclusion (NMI) population in the solidified steel. For this purpose, immersion tests were conducted in a semi-industrial steel casting simulator. In addition, the effect of the steel melting process parameters on the NMI population was thoroughly investigated, providing a guideline for the result interpretation for future experiments in the steel casting simulator. Here, a fundamental concept of data evaluation for the NMI characterization in a steel matrix using automated feature analysis was developed. The main NMI types detected in the solidified steel samples were alumina and MnSi-based inclusions. Their number density depended on the steel melt's temperature and amount of dissolved oxygen. A lower MgO grade refractory specimen in contact with the steel melt resulted in a higher proportion of low melting phases on its surface compared to a higher MgO grade specimen. These low-melting phases promoted the formation of MnSi-based inclusions and triggered NMI agglomeration leading to the formation of large alumina inclusions.

Mittels der vorliegenden Arbeit wurde ein Entscheidungsinstrument zur ganzheitlichen Beurteilung von Prozessketten erarbeitet. Für die ganzheitliche Ausrichtung wurden ökonomische, ökologische und produktbezogene Aspekte einbezogen. Im konzeptionellen Teil wurden die einzelnen notwendigen Schritte einer Prozesskettenbewertung wie Festlegung der Systemgrenzen, Modellierung, Festlegung der Zielgrößen etc. hinsichtlich möglicher Ausgestaltungen diskutiert. Hierbei wurden mögliche Lösungen für bestehende Probleme hinsichtlich ihrer Zweckmäßigkeit diskutiert. Dabei folgten die Überlegungen bezüglich der Zweckmäßigkeit einerseits der Erfüllung abgeleiteter Gütekriterien und andererseits der Frage, unter welchen Voraussetzungen diese umsetzbar sind. Der so im Theorieteil herausgearbeitete Entscheidungsbaum wurde anschließend auf eine Fallstudie aus dem Bereich der Gießereiindustrie angewendet. Hierbei konnte einerseits die Anwendbarkeit gezeigt als auch der Umgang mit individuellen Herausforderungen dargestellt werden.:Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Anlagenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einführung 1.1 Problemstellung und Forschungsziel 1.2 Forschungsstand und –lücke 1.3 Forschungsfragen und Aufbau der Dissertation 2 Theoretische Fundierung der Bewertungsmethode 2.1 Begriff und Arten von Prozessinnovationen 2.2 Gütekriterien der Bewertungsmethode 2.3 Vorgehen bei der Prozesskettenbewertung 2.3.1 Ansätze in der Literatur 2.3.1.1 Bewertungsmethoden mit ökologischem Fokus 2.3.1.2 Bewertungsmethoden mit ökonomischem Fokus 2.3.1.3 Bewertungsmethoden mit einem ökonomisch-ökologischem Fokus 2.3.1.4 Bewertungsmethoden zur Beurteilung der Produkte 2.3.2 Darstellung der Bewertungsschritte 2.4 Vorstellung der Fallstudie 3 Konzeptionelle Ausgestaltung der Bewertungsmethode 3.1 Festlegung der Systemgrenzen 3.2 Modellierung der Prozesskette 3.3 Ableitung und Differenzierung der Zielgrößen 3.3.1 Ökonomische Zielgröße 3.3.2 Ökologische Zielgröße 3.3.3 Pro

Ziel der Arbeit war die Synthese von ZnS, welches strukturell natürlichen Sphalerit imitieren und für die Untersuchung und Optimierung von biologischen Laugungsexperimenten genutzt werden soll. Zur Herstellung von chemisch reinem sowie mit den Wertelementen Indium, Kupfer und Eisen dotierten ZnS wurden vier verschiedene Synthesemethoden getestet: Ofentempern, chemische Gasphasentransportreaktion (CVT), feldunterstütztes Sintern (SPS) und die Hochdruck-Hochtemperatur-Synthese (HP/HT). Es folgte die Charakterisierung der synthetisierten Produkte hinsichtlich der Realstruktur und chemischen Reinheit mittels XANES, REM, XRD, EPMA und nasschemischer Verfahren. Abschließend wurden die Synthesemethoden nach ihrer Effizienz evaluiert. Das Ziel, defektfreies kubisches ZnS zu erzeugen, wurde nur mittels CVT und HP/HT erreicht. In dieser Arbeit konnte weiterhin gezeigt werden, dass der Einbau von Indium ohne gleichzeitige Aufnahme von Kupfer bis zu 1 Ma-% möglich ist.:Abbildungsverzeichnis VII Tabellenverzeichnis XI Abkürzungen, Akronyme und Symbole XII Einheiten XV 1 Einleitung 1 2 Forschungsstand zur Synthese von Zinksulfid 6 2.1 Kristallographie von ZnS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.2 p-T -Phasendiagramm von ZnS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 3 Synthesematerial 15 3.1 Gefälltes ZnS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.2 Dotierungsmaterialien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.3 Recherche zu kommerziellen Metallsulfiden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 4 Synthesemethoden 21 4.1 Ofentempern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.2 FAST-SPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 4.3 CVT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4.4 HP/HT-Synthese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Erdöl und Erdgas liegen als flüssige Kohlenwasserstoffe in porösen Sedimentgesteinen im geologischen Untergrund vor. Um diese Kohlenwasserstoffe zu gewinnen, wird der Untergrund durch Tiefbohrungen zur Förderung erschlossen. Anschließend erfolgt die Förderung des Erdöls in drei Phasen: der Primär-, Sekundär- und Tertiärförderung. In der primären Phase wird Erdöl durch den Druck in der Lagerstätte gewonnen, in der sekundären Phase durch künstliche Aufrechterhaltung des Drucks und in der tertiären Phase durch technische Beeinflussung der strömungsmechanischen und thermodynamischen Eigenschaften des Erdöls. Dennoch verbleibt insbesondere bei Schweröllagerstätten ein Anteil von 45 bis 90 % des ursprünglich in der Lagerstätte vorhandenen Erdöls in der Lagerstätte. Aufgrund strömungsmechanischer und thermodynamischer Einschränkungen ist eine Gewinnung dieses Anteils technisch und/oder wirtschaftlich nicht möglich. Meist wird die Lagerstätte nach Abschluss der Förderung verfüllt und die übertägigen Anlagen zurückgebaut. Zugleich steigt weltweit der Bedarf an Energiequellen, insbesondere an solchen, die für die Dekarbonisierung und Umstellung auf umweltschonende Energien benötigt werden. Wasserstoff wird voraussichtlich als chemischer Energieträger der zukünftige Schlüsselrohstoff für die Energiewende sein. Diese Forschungsarbeit untersucht die Weiternutzung bzw. Erschließung ausgeförderter Erdöllagerstätten zur Wasserstoffgewinnungmittels thermischer Verfahren. Diese Verfahren orientieren sich an bereits etablierten Methoden für die übertägige Verfahrenstechnik. Durch das Verfahren wird die Lagerstätte mithilfe der Verbrennung des in dieser vorhandenen Restöls erhitzt und das entstehende Koks durch eine Wasserinjektion in Synthesegas umzuwandeln. Durch die hohen Temperaturen entsteht in der Lagerstätte eine Atmosphäre aus Wasserdampf, die zur Vergasung des Kokses führt. Das Gas wird durch die Wasserfront aus der Lagerstätte in die Produktionsbohrungen verdrängt und kann an

In the continuous search for Hydrocarbon and Geothermal resources in the earth, wells are drilled for various purposes. Wildcat, Appraisal, Production and Injection wells are drilled for proper field development and operation. Based on the purpose and plan for the wells, trajectory and targets are defined. During drilling, continuous monitoring of trajectory, rock and fluid characteristics are required to achieve defined objectives. Measurement while Drilling (MWD) and Logging while Drilling (MWD) systems are included as part of the Bottom Hole Assembly (BHA) to perform continuous measurement and transmission of downhole data to the surface. Measured data are converted to binary form and transferred to the surface for further processing and interpretation. Several methods of data transfer are possible albeit with various pros and cons. Currently, the most widely used method of transfer still remains the Mud Pulse Telemetry (MPT) system which makes use of the mud (drilling fluid) within the system for transmission of data. The major focus of this research was to further expand the envelope in the research towards increasing data transmission rates using the mud siren, a form of mud pulse telemetry. This research includes practical investigations which was conducted within the unique Flow Loop Laboratory at the Institute of Drilling and Fluid Mining, TU Bergakademie Freiberg. Within the research, minor adjustments were made to the flow loop facility to align with realities expected on the Rig. Effects of the changes made were evaluated and presented. The pulser section of the flow loop was also redesigned and new mud sirens manufactured to allow for the practical investigation in series and parallel. The major concept for increasing data transmission rate investigated in this research is the Multifrequency Mud Siren transmission in series and parallel. Following up with previous research, simulation of the flop loop scenario using ANSYS CFX was done to allow for numer

The thesis primarily focuses on the pressure influence on the reaction rate of char gasification using laboratory thermogravimetric analysis (TGA). It discusses also the gasification of char with a mixture of gasifying agents (CO2 + steam) under a pressure of 40 bar and temperatures up to 1100°C, which has not been reported in the literature to the best of found knowledge. The first section investigates the pressure impact on char gasification kinetics by varying the total and partial pressure of the gasifying agent. The second section investigates the effect of gasifying agent at 40 bar and combining the pyrolysis step in the investigation, which was done in-situ under inert atmosphere. Then, mixtures of the two gasifying agents were used for the gasification in separate experiments. The third section uses raw coal as material and gives attention to the char structure formed after the pyrolysis under the high pressure. The fourth section includes measurements for char characteristics during the gasification reaction and compares them with the reference char data performed previously in this research group under atmospheric pressure.:Abstract 1. Introduction 1 1.1 Scope of the thesis 1 1.2 Layout of the thesis 2 2. Literature Review 4 2.1 Background 4 2.2 Coal and gasification 5 2.2.1 Coal classification and characteristics 5 2.2.2 Introduction to gasification process 7 2.2.3 Coal Analysis 10 2.2.4 Pyrolysis 13 2.2.5 Gasification reactions 13 2.2.6 Mechanism of solid-gas reaction and Thermodynamic background 14 2.2.7 Regimes of gas-Solid Reactions 17 2.2.8 Summary 19 2.3 Effect of Pressure on gasification process 20 2.3.1 Advantages of high-pressure operation 20 2.3.2 Influence on the pyrolysis step 20 2.3.3 Effect of Pressure on coal swelling 21 2.3.4 Pressure influence on char morphology 23 2.3.5 Effect of pyrolysis pressure on char surface area 23 2.3.6 Effect on reaction order n 24 2.3.7 Summary 24 2.4 Pressure influence on char gasification reaction kinetics 24

Interactions between three immiscible phases, including incompressible viscoelastic structures and fluids, form standard constellations for countless scenarios in natural science. The complexity of many such scenarios has motivated various research efforts in scientific computing. This work presents novel numerical approaches for two specific of these ternary fluid-structure interaction constellations. The potential of these approaches is demonstrated by diverse applications. First, a phase field model is developed describing the interaction between a fluid and a viscoelastic solid. For this purpose, a Navier-Stokes-Cahn-Hilliard system is considered together with a hyperelastic neo-Hookean model. Based on this, an arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method is implemented to simulate the indentation of the solid material in the context of atomic force microscopy, capable of predicting physical parameters. Next, the second approach is developed to describe the interaction between a two-phase fluid and a viscoelastic solid, where fluid and solid are defined on separate domains but aligned at the interface between them. The previously introduced phase field model is used to represent the fluid and an ALE method is used for the motion of the grid, where the fluid-solid interface moves with flow velocity. A unified system is solved in all subdomains, which includes both the balance of mass and momentum and the balance of forces at the fluid-solid interface. Simulations of static and dynamic soft wetting are subsequently presented, in particular a contact line moving over a substrate with oscillating stick-slip behavior. This work combines the advantages of phase field and ALE methods for meaningful simulations and emphasizes validity and numerical stability in all approaches.

This study examines the ecological impact of exemplary processes for the feedstock recycling of waste fractions. It is shown that the material process efficiency of gasification and pyrolysis has a low impact on the greenhouse gas balance in the short term, but that high product yields are necessary in the long term to avoid an increasing climate impact. In a systemic context, different process routes of syngas and pyrolysis oil utilization are compared, and their efficiency and quantitative potential for greenhouse gas reduction compared to electricity-based alternatives of process direct heating of conventional processes and electrolysis-based process chains are classified. It is shown that direct utilization options with few process steps are ecologically more efficient. Feedstock recycling shows a similar reduction potential to direct heating, while the use of electrolysis-based process chains is inefficient but necessary to achieve systemic climate neutrality.:1. Introduction and outline 1 2. Life cycle assessment methodology 5 2.1. Previous LCA investigation on feedstock recycling 7 2.2. Assessment scope 9 2.3. Attributional vs. consequential LCI modelling 11 2.4. Inventory modelling consistency 12 2.5. Prospective technology assessment 13 2.6. Conclusions for the applied methodology 14 3. Process description and modelling 16 3.1. Feedstock recycling technologies 18 3.1.1. Gasification 18 3.1.2. Syngas conditioning and purification 23 3.1.3. Pyrolysis 29 3.1.4. Pyrolysis oil hydroprocessing 32 3.2. Chemical production technologies 34 3.2.1. Steam cracking 35 3.2.2. Catalytic reforming 37 3.2.3. Olefin and BTX recovery 38 3.2.4. Conventional syngas production 41 3.2.5. Methanol and methanol-based synthesis 43 3.2.6. Ammonia synthesis 48 3.3. Electric power integration options 49 3.4. Conventional waste treatment processes 53 3.4.1. Mechanical biological treatment and material recovery 54 3.4.2. Waste incineration 57 3.5. Utility processes and process chain bala