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Characterizing and modelling the time-dependent compaction response of an infiltrated binder-stabilized unidirectional non-crimp fabric
No full textIn wet compression molding (WCM), understanding the compaction behavior of infiltrated reinforcement fabrics is essential, as it impacts the microstructure and fiber volume fraction of the finished part. Incorporating binder-stabilized reinforcements may be necessary in WCM to improve material handling and enhance part quality. This research aims to characterize and model the time-dependent compaction behavior of an infiltrated, binder-stabilized carbon fiber unidirectional non-crimp fabric (UD-NCF) through multi-phase experiments, specifically focusing on effects of resin viscosity, stacking sequence, and binder pre-activation. Findings indicate that infiltrated fabric requires lower compaction forces compared to dry fabric, mainly due to the lubrication of tows and stitching, which reduces tow-stitch friction and provides less resistance to tow spreading. Furthermore, compaction forces increase with binder pre-activation across all conditions tested, while the degree of relaxation is reduced. Lastly, the stacking sequence has a minor influence on the compaction response owing to limitations in tow nesting imposed by supporting fibers. Maxwell and fractional Zener models are considered to capture the fabric time-dependent response, with the latter providing an improved fit to the experimental data. This is the first detailed investigation on compaction behavior of infiltrated, binder-stabilized UD-NCFs, offering new and important insights into their complex deformation response
KIT-Präsident Prof. Dr. Jan S. Hesthaven zur Exzellenzentscheidung 2026
No full textKIT-Präsident Prof. Dr. Jan S. Hesthaven zur Exzellenzentscheidung 202
Investigating the kinetics of spin-crossover transitions using Raman spectroscopy
No full textThe room-temperature spin-crossover iron(II) complex Fe(1-bpp-COOCH)(BF)CHCN exhibits reversible switching between the low-spin and high-spin states. The observation of coexisting spin domains within polycrystalline samples of Fe(1-bpp-COOCH)(BF)CHCN allows for real-time video recording of domain boundary propagation under an optical microscope. Quantitative analysis of this motion provides valuable information regarding the phenomenological transition involved in the spinstate switching process. To elucidate the intricate dynamics of this spin transition, a synergistic approach combining temperature-dependent Raman spectroscopy with ab initio computational methods is employed. Within this investigation, a comprehensive classification of Raman vibrational modes has been achieved, categorizing them based on their spin-state dependence and vibrational characteristics, symmetries, including stretching, bending, and tilting motions. Notably, low-frequency Raman modes associated with the iron center and its nitrogen ligand environment provide crucial insights into the local coordination and its role in the spin-crossover mechanism. This work reveals distinct spin-state-induced structural changes, including bond stretching and softening, which manifest as unique spectroscopic fingerprints for each spin state
Printed Devices and Circuits in Hybrid Systems on Foils
No full textGedruckte Elektronik bietet gegenüber konventionellen siliziumbasierten CMOS Technologien überzeugendeVorteile, darunter eine kosteneffiziente additive
Fertigung, Niederspannungsbetrieb der Bauelemente sowie mechanische Nachgiebigkeit.
Der Übergang von einzelnen gedruckten Bauelementen hin zu zuverlässigen Systemimplementierungen stellt jedoch weiterhin eine Herausforderung dar, insbesondere aufgrund inhärenter Bauelement-zu-Bauelement-Variabilität sowie der Komplexität der Schnittstellenbildung zwischen gedruckter Elektronik und
rechnerisch leistungsfähigen siliziumbasierten Systemen. Diese Dissertation adressiert diese Herausforderungen durch die Herstellung und Charakterisierung
gedruckter elektronischer Bauelemente, deren Nutzung auf Schaltungsebene sowie die Realisierung hybrider System-in-Folie-Integrationsstrategien zur sicheren
Identifikation und Temperaturmessung für automobile Anwendungen.
In dieser Arbeit werden zwei komplementäre Architekturen elektrolyt-gesteuerter Transistoren (EGTs) entwickelt. Hybrid-gedruckte EGTs auf Glassubstraten, realisiert durch laserablatierte Indium Zinn Oxid (ITO) Elektroden in Kombination mit tintenstrahlgedruckten Indiumoxid-Halbleiterschichten und kompositen
festen Polymerelektrolyten, ermöglichen einen stabilen Betrieb bei Spannungen unter 1V bei gleichzeitig verbesserter Bauelementuniformität. Diese Architektur
bildet eine robuste Grundlage für die Schaltungsrealisierung und die nachfolgende Systemintegration. Parallel dazu werden vollständig gedruckte EGTs auf Glas- und flexiblen Polyimid-Substraten unter Verwendung aerosolstrahlgedruckter GoldelektrodeninKombinationmittintenstrahlgedrucktenFunktionsschichten realisiert. Die vollständig gedruckten EGTs auf Glas dienen als Prozess- und Leistungsreferenz und ermöglichen die Übertragung auf Polyimid-Substrate, auf denen flexible Bauelemente mit Betriebsspannungen unter 1V demonstriert werden. Die gezeigte Funktionalität dieser Bauelemente belegt die grundsätzliche Eignung für eine Schaltungsimplementierung auf flexiblen Substraten.
Basierend auf der hybrid-gedruckten EGT-Architektur wird ein Inverter-Array unter Verwendung von EGTs in Kombination mit resistiven Pull-up-Lasten re
alisiert und als Physikalisch Unklonbare Funktion (PUF) eingesetzt. Die PUF nutzt analoge Variabilitäten der Übertragungskennlinien der Inverter als En
tropiequelle und ermöglicht die Generierung von 36-bit Identifikatoren mittels relativer Vergleichung der Ausgangsspannungen. Parallel dazu werden tintenstrahlgedruckte, platinbasierte Widerstands-Temperatursensoren in Pt100- und Pt1000-Konfigurationen entwickelt und über einen automotiv-relevanten Temperaturbereich von 20◦C bis 80◦C charakterisiert. Aufgrund der besseren Kompatibilität mit ASIC-basierter Ausleseelektronik sowie der geringeren Empfindlichkeit gegenüber Leitungswiderständen wird der Pt1000-Sensor für die hybride System-in-Folie-Integration ausgewählt.
Auf Systemebene werden die gedruckte PUF und die Temperatursensoren mit einem kundenspezifischen 180nm-CMOS-ASIC integriert, der auf eine Dicke
von etwa 30µmrückseitig verdünnt und in eine Polyimidfolie eingebettet ist. Das resultierende hybride System-in-Folie ermöglicht eine zuverlässige Auslese, Digitalisierung und Schnittstellenanbindung gedruckter Bauelemente, die in einem mechanisch robusten T-förmigen Modul zusammengeführt sind, das realistische automobile Systembedingungen repräsentiert. Ein Sicherheitsdemonstrator ergänzt die hybride System-in-Folie-Architektur, indem Entropie aus dem Kommunikationskanal zur Ableitung eines gemeinsamen 256-bit Sitzungsschlüssels genutzt wird, wodurch eine sichere Identifikation sowie eine authentifizierte Sensordatenübertragung ohne Speicherung statischer kryptographischer Schlüssel ermöglicht wird. Insgesamt zeigt diese Dissertation einen kohärenten Entwicklungspfad von gedruckten Bauelementen bis hin zur hybriden System-in-Folie-Integration und demonstriert, wie Niederspannungs-gedruckte Elektronik in Kombination mit Folie eingebetteten ASICs eine systemweite Temperaturmessung und PUF-basierte Identifikation innerhalb eines automobilorientierten Sicherheitsrahmens ermöglicht
Inviscid incompressible limit for capillary fluids with density-dependent viscosity
No full textThe asymptotic limit of the Navier–Stokes–Korteweg system for barotropic capillary fluids with density-dependent viscosities in the low-Mach number and vanishing viscosity regime is established in R, with d = 2, 3. In the relative energy framework, we prove the convergence of weak solutions of the Navier–Stokes–Korteweg system to the strong solution of the incompressible Euler system. The convergence is obtained through the use of suitable dispersive estimates for an acoustic system altered by the presence of the Korteweg tensor
Visualization and Modeling of Shear Wave Splitting - v2.0
No full textMATLAB and Python code for visualization and modeling of shear wave splitting observations:
* Optimized for the output of SplitLab (Wüstefeld et al. 2008) and StackSplit (Grund 2017)
* The modeling routine is applicable for the energy minimization method (Silver, Chan 1991
Overcoming Thermal Degradation during Continuous Conversion of Water into Hydrogen Peroxide in a Flexible Plasma Reactor
No full textBy control of the nanosecond pulsation, energy input, and flow, it is possible to achieve commercial-level hydrogen peroxide (HO) concentrations using only water and plasma in a continuous process while minimizing thermal degradation. Time-resolved ultrafast Optical Emission Spectroscopy was employed to observe the formation of reactive species, shedding light on the underlying mechanisms. This study also found that thermal degradation has a critical role, which was effectively managed through quenching of the plasma zone. A parametric scan of pulse duration and pulse repetition frequency of the microwave power showed a significant influence on HO formation, whereby the mean power also plays an important role. Additionally, the HO concentration was found to be inversely proportional to the water flow rate. A maximum concentration of 0.17 wt % was achieved with 1.2 g/kWh based on the absorbed power at a flow rate of 0.2 mL/min. This plasma reactor technology shows promise for further development as a decentralized solution for the green chemical synthesis of HO
Vanadium incorporation in ferrite nanoparticles serves as an electron buffer and anisotropy tuner in catalytic and hyperthermia applications
No full textCancer research has gradually shifted its focus from individual therapies to a combination of them for enhanced treatment effectiveness. In particular, the increased interest in the field of catalytic medicine through nanozymes proposes promising combinations with photothermal therapy, photodynamic therapy, and magnetic fluid hyperthermia (MFH). Nanozyme activity centers around the hydroxyl radical ˙OH, the most toxic of the reactive oxygen species (ROS). With a synergistic approach in mind, we studied VFeO magnetic nanoparticles (MNPs) as agents for ROS production and heating. These MNPs were exhaustively characterised both morphologically and magnetically. A compositional analysis through electron microscopy and spectroscopy unveils a core–shell structure with a V-rich shell. A study of the power absorption of these MNPs fixed into a gel matrix, emulating cytosol viscosity, provides values of up to 1000 W g for samples with 0.5 wt% MNPs, an AC magnetic field amplitude of 65 mT and a frequency of 350 kHz, typical in the MFH application. A concentration of the ˙OH-adduct of up to 2300 nM has been measured through electron spin resonance analysis as a result of peroxidase-like activity. Through the comparison with similarly-sized ferrite MNPs, we determined that V incorporation lowers the magnetic anisotropy and serves as an electron buffer, explaining the enhanced MFH and ROS-production results