Technische Universität Bergakademie Freiberg: Qucosa
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Pyroelektrische Materialien: elektrisch induzierte Phasenumwandlungen, thermisch stimulierte Radikalerzeugung
Get PDFZur Messung pyrelektrischer Koeffzienten wurde ein Messplatz nach einem erweiterten SHARP-GARN-Verfahren entwickelt und zur Untersuchung von Phasenumwandlungen in Pyroelektrika eingesetzt. Einerseits konnten pyroelektrische Messungen im elektrischen Feld die Pyroelektrizität einer neuen durch elektrisch angetriebene Defektmigration erzeugten Phase in Strontiumtitanat nachweisen. Andererseits gelang es, Ferroelektrizität in der Hochtemperaturphase von Poly(Vinylidenfluorid-Trifluorethylen), mittels phasenreiner Präparation der Hochtemperaturphase unterhalb der CURIEtemperatur und anschließender Polarisierung, nachzuweisen. Ferner ließen sich mittels thermisch angeregter Pyroelektrika Redoxprozesse antreiben, was durch Desinfektion von Escherichia coli Bakterien in wässriger Lösung mittels Lithiumniobat und -tantalat gezeigt wurde. Die Hypothese der Desinfektion durch reaktive Sauerstoffspezies konnte durch spektroskopisch nachgewiesene OH-Radikale - erzeugt mittels thermisch angeregter Bariumtitanatnanopartikel - belegt werden
Größenkontrollierte Herstellung von Ge-Nanokristallen in Hoch-Epsilon-Dielektrika auf Basis von ZrO2
Get PDFNanokristalle werden beispielsweise für eine Anwendung in Solarzellen, Lichtemittern und nichtflüchtigen Datenspeichern diskutiert. Damit diese Anwendungen funktionieren können, ist eine genaue Kontrolle der Kristallitgröße sowie der Flächendichte und Lage der Kristallite in der Matrix wichtig. Zudem sollte die Matrix amorph sein, da amorphe Matrixmaterialien die Nanokristall-Oberfläche besser passivieren und beständiger gegen Leckströme sind. In dieser Arbeit werden Ge-Nanokristalle in die Hoch-Epsilon-Dielektrika ZrO2 und TaZrOx eingebettet. Im System Ge/ZrO2 kristallisieren die Ge-Cluster und die ZrO2-Matrix bei der gleichen Temperatur. Aufgrund der kristallinen Matrix weicht die Form der Ge-Nanokristalle von einer Kugel ab, worunter unter anderem die Größenkontrolle leidet. Die Beimischung von Ta2O5 stabilisiert die amorphe Phase des ZrO2 und verhindert dadurch die gemeinsame Kristallisation. Dadurch wird es im System Ge/TaZrOx möglich, kugelförmige Ge-Nanokristalle im Größenbereich von 3 nm bis 6 nm positionskontrolliert in eine amorphe Matrix einzubetten. Für die Untersuchung einer möglichen Anwendung des Materialsystems wurden Speicherzellen eines nichtflüchtigen Datenspeichers auf Basis von Ge-Nanokristallen hergestellt. Dabei zeigte sich, dass das System Ge/TaZrOx überdurchschnittlich viele Ladungen speichert und daher für diese Anwendung vielversprechend ist. Zudem stabilisiert die Beimischung von Ta2O5 eine extrem seltene orthorhombische Modifikation des ZrO2. Für ferroelektrische Datenspeicher könnte diese Phase eine aussichtsreiche Alternative zum HfO2 sein
Aktuelle Projekte am Institut für Markscheidewesen und Geodäsie der TU Bergakademie Freiberg
Get PDFDer Beitrag informiert über Themen und Aktivitäten am Institut für Markscheidewesen und Geodäsie der TU Bergakademie Freiberg im Zeitraum 2017/2018.This contribution highlights activities and research topics, which form the focus of research, teaching and outreach of the Department of Mine Surveying and Geodesy of the TU Bergakademie Freiberg during the period 2017/2018
Einfluss akustischer Wellen auf Mehrphasenströmung in porösen Medien: Entwicklung eines EOR-Verfahrens
Get PDFInhalt der Arbeit sind theoretische und experimentelle Untersuchungen zum Einfluss akustischer Wellen auf das Verhalten mehrphasiger Strömungen in porösen Medien. Die Arbeit schlug mittels Frequenzanalyse Anregungsfrequenzen mit erhöhter Wahrscheinlichkeit den Strömungsvorgang positiv für die Erdölförderung zu beeinflussen. Die vorgeschlagenen Frequenzen erzielten auf verschiedenen Parametern erfolgreich eine positive Beeinflussung des Wasserdurchbruchspunktes, des Entölungsgrades und der relativen Permeabilität. Zur Erhöhung der Aussagekraft der Daten wurden Verfahren der multivariaten Statistik erfolgreich eingesetzt. Zudem wurden positive Rückkopplungseffekte mit dem Einsatz oberflächenaktiver Substanzen nachgewiesen. In einem abschließenden Schritt konnte die Wirkung des Verfahrens zudem durch Kombination mehrere Frequenzen optimiert werden. Diese von hoher Wichtigkeit geprägten Charakteristika zeigen klar das Potential des Verfahrens zum Einsatz als Verfahren der verbesserten Erdölförderung (EOR) auf.:1. Kurzfassung 5
2. Einleitung 6
2.1. Die primäre und sekundäre Förderphase 7
2.2. Tertiäre Fördermethoden 9
2.3. Akustische Verfahren 14
2.4. Aufgabenstellung 17
3. Grundlagen 18
3.1. Projektvorstellung 19
3.1.1. Vorstellung der Sonde 20
3.1.2. Eingrenzung der Laborparameter 22
3.2. Einordnung des Verfahrens in den Stand der Technik 23
3.2.1. Impuls- und Frequenzverfahren 23
3.2.2. Frequenzbereiche 25
3.3. Auswertemethoden 27
3.3.1. Frequenzanalysen 27
3.3.2. Flutversuche und relative Permeabilität 28
3.3.3. Imbibitionsversuche 32
3.4. Grundlagen der mathematischen Methoden 33
3.4.1. Fouriertransformation 34
3.4.2. Gradientenverfahren 34
3.4.3. Regressionsanalyse 37
4. Laborarbeiten 39
4.1. Versuchsaufbau 39
4.1.1. Flutanlage 39
4.1.2. Imbibitionsgefäße 42
4.2. Versuchsdurchführung 44
4.3. Der Versuchsplan der Flutexperimente 48
4.4. Voruntersuchungen 49
4.4.1. Gesteinsproben 49
4.4.2. Fluidproben 50
5. Datenauswertung 52
5.1. Frequenzanalyse 52
5.2. Flutversuche 55
5.2.1. Ergebnis der Regressionsanalyse 59
5.3. Imbibitionsversuche 61
5.4. Phänomenologische Untersuchungen 63
5.4.1. Injektivitätsveränderung 63
5.4.2. Instabile Emulsionsbildung 65
5.5. Weitergehende Forschungsansätze 67
5.5.1. Rückkopplungseffekte mit Tensiden 67
5.5.2. Bohrlochregeneration 69
6. Diskussion 71
7. Zusammenfassung 7
Videoeinsatz an sächsischen Hochschulen - Anwendungsszenarien: Ergebnisse der Online-Befragung von Studierenden, Lehrenden, Forschenden und Mitarbeiterinnen/Mitarbeitern der Öffentlichkeitsarbeit
Get PDFDer vorliegende Beitrag ist Teil der Bedarfs- und Ist-Stand-Analyse, die als wissenschaftliches Fundament der zu entwickelnden Videoplattform im Freistaat Sachsen dient. Dabei sollten Anforderungen und Bedarfe sächsischer Hochschulen bzw. der Akteure in Bezug auf videobasierte Inhalte in den Funktionsbereichen Lehre, Forschung und Öffentlichkeitsarbeit (hochschulspezifisch und -übergreifend) erhoben werden. Im Fokus des Beitrags stehen die Ergebnisse der Sachstandserhebung 1 zur Videonutzung an sächsischen Hochschulen. Es wurde u. a. ein Vorschlag für eine Systematik der verschiedenen Videotypen erarbeitet, der ebenfalls vorgestellt wird
Additive Vermittlung von Schlüsselkompetenzen mit der Flipped Classroom-Methode am Career Service der HTW Dresden – Flipped Consulting
Get PDFDas Thema E-Learning und damit einhergehende Konzepte werden an der HTW Dresden nicht nur in Lehr-/Lernprozessen der studienfachbezogenen Ausbildung eingesetzt, sondern finden auch bei der Vermittlung über- und außerfachlicher Fähigkeiten und Fertigkeiten, dem Aufbau sogenannter Schlüsselkompetenzen, Anwendung. Neben der Förderung von Informations- und Medienkompetenz bei Studierenden durch entsprechend digital unterstützte Beratungs- und Qualifizierungsangebote des Career Service kommen immer häufiger auch digitale Lerninhalte zur methodischen/ didaktischen Ausgestaltung dieser Beratungs- und Qualifizierungsangebote zum Einsatz. E-Learning (Blended Learning) und die Nutzung digitaler Medien (bspw. Videoaufzeichnungen als Feedbackinstrument) sind zentrale Themen für den Career Service und dessen Beratungs- und Qualifizierungsangebot. Im vorliegenden Artikel werden Ansätze der Digitalisierung der Angebote des Career Service der HTW Dresden dargestellt. Das Vorhaben Flipped Consulting lieferte wichtige Erkenntnisse zu möglichen Nutzungsszenarien videobasierter Lerninhalte jenseits der studienfachbezogenen Ausund Weiterbildung an den sächsischen Hochschulen und wurde im Rahmen des Verbundvorhabens Videocampus Sachsen (VCS) 1 einer näheren Betrachtung unterzogen.
Weitere Informationen finden Sie unter:
https://video.tu-freiberg.de/media/embed?key=a4cfd1921cc94caa05326c8bb5951ce
Matrixunabhängige Elementbestimmung in Polymeren mittels Massenspektrometrie mit Induktiv Gekoppeltem Plasma nach Laserablation
Get PDFDie Analyse von organischen Polymeren mittels Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma nach Laserablation unterliegt starken Matrixeffekten. Mögliche Korrekturmodelle sollten basierend auf der tatsächlich ablatierten Elementmasse sowie der Signalintensität des Kohlenstoffisotops C-13 (13C-Korrektur) entworfen werden. Damit die 13C-Korrektur erfolgreich verlaufen kann, ist ein direkter Zusammenhang zwischen ablatiertem Kohlenstoff und gemessenem 13C-ICP-MS Signal erforderlich. Dies wurde überprüft, indem unter Anwendung der konfokalen Mikroskopie das Ablationskratervolumen bestimmt und der ablatierte Kohlenstoff berechnet wurde. Dieser Zusammenhang konnte sowohl für undotierte, wie auch für elementdotierte Polymere und die Verwendung verschiedener Ablationsgase (Helium, Argon und Sauerstoff) ermittelt werden. Eigens hergestellte polymere elementdotierte Standardmaterialien wurden hinsichtlich der Matrixeffekte charakterisiert. Als größter Einflussfaktor stellte sich die unterschiedliche Ablationsrate bei der Ablation verschiedener Polymere heraus. Unter Anwendung der tatsächlich ablatierten Elementmasse sowie unter Anwendung der 13C-Korrektur konnte die Matrixabhängigkeit deutlich verringert werden
Das markscheiderisch-geomechanische Monitoring für die Flutung einer komplexen Gangerzlagerstätte: Das markscheiderisch-geomechanische Monitoring für die Flutung einer komplexen Gangerzlagerstätte
Get PDFDer Abbau der Uranerzlagerstätte Schlema-Alberoda von über Tage bis in eine Teufe von 2000 m und die anschließende Flutung führten zu Einwirkungen auf die Tagesoberfläche u.a. in Form von Senkungen, Hebungen, Horizontalverschiebungen und seismischen Entspannungen.
Im Grubenteil Oberschlema entstand durch intensiven Abzug des Eigenversatzes aus dem Firstenstoßbau ein Bruchkörper (sog. Deformationsgebiet), der einen ca. 3,3 km² großen Senkungstrog mit Senkungen bis 6 m, mehrere hundert Meter lange Erdrisse und eine ca. 30 Jahre anhaltende Nachsenkungsphase mit Senkungen bis 3 cm/a verursachte (abbaubedingte Bodenbewegungen). Infolge der abbaubedingten Bodenbewegungen, der Vielzahl von tagesnahen Grubenbauen und daraus entstandener Tagesbrüche, musste der
Kurort Oberschlema fast vollständig abgebrochen werden. Das ca. 25 ha große, als Deformationsgebiet bezeichnete Gelände wurde eingezäunt. Nach 1994 entstand in diesem Gebiet ein Kurpark.
Mit der Stilllegung der Grube Schlema-Alberoda begann die Flutung. Ab 1998 wurde auch der Bruchkörper geflutet. Entsprechend der bisher beobachteten Bodenbewegungen reagiert der Bruchkörper und das relativ standfeste umgebende Grubengebäude unterschiedlich auf die Flutung. Über dem Bruchkörper wurden Schieflagen um 4 mm/m, Verschiebungen über 15 cm, Zerrungen bis 6 mm/m und Pressungen bis zu 5 mm/m ermittelt. Über dem Grubenteil Niederschlema-Alberoda konnten mit den bis Oktober 2016 durchgeführten Nivellements flutungsbedingte großflächige Hebungen bis 12 cm nachgewiesen werden. Ursache der Hebungen sind Dehnungen des durchbauten Gebirgskörpers bis in eine Teufe von ca. 1000 m.
In dem Beitrag wird das für die Beobachtung und Interpretation der geomechanischen Auswirkungen der Flutung der Grube durchzuführende Monitoring sowie einige Ergebnisse vorgestellt
Thermodynamische Untersuchungen in den Systemen Lithium-Silicium und Lithium-Zinn
Get PDFLithium-Ionen-Batterien besitzen ein ausgezeichnetes Potential für die Energiespeicherung. Das derzeit dominierende Anodenmaterial in Lithium-Ionen-Batterien mit einer Energiespeicherkapazität von 339 mAh/g ist Graphit. Als Alternative hierfür bieten sich Lithiumsilicide und Lithiumstannide an. Diese Materialien zeichnen sich durch eine viel größere Speicherkapazität und geringere Selbstentladungspotentiale aus. Für die kommerzielle Anwendung dieser beiden Systeme in Lithium-Ionen-Batterien werden grundlegende und verlässliche thermodynamische Daten benötigt.
Derzeit ist die Existenz von sieben Lithiumsiliciden sicher nachgewiesen. Dazu zählen die sechs stabilen Phasen Li17Si4, Li16.42Si4, Li13Si4, Li7Si3, Li12Si7, die Hochdruckphase LiSi und die metastabile Phase Li15Si4. Für die ersten fünf genannten Phasen wurden in der ersten Förderperiode des Schwerpunktprogrammes 1473 Wärmekapazitäten und Standardentropien bestimmt. Bei den Lithiumstanniden sind derzeit sieben Phasen gesichert belegt. Allerdings existiert für keine Phase der Lithiumstannide ein verlässlicher thermodynamischer Basisdatensatz. Aus diesem Grund wurden für die beiden zuletzt genannten Lithiumsilicide (Li15Si4 und LiSi), sowie für die Lithiumstannide Li17Sn4, Li7Sn2, Li13Sn5 und Li7Sn3 die fehlenden thermodynamischen Daten experimentell bestimmt.
Die hergestellten Phasen wurden zunächst mittels Röntgenbeugung, thermischer und chemischer Analyse charakterisiert. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit lag auf der experimentellen Bestimmung der Wärmekapazitäten in einem Temperaturbereich von 2 K bis zur jeweiligen Zersetzungstemperatur der untersuchten Verbindungen. Hierfür wurden zwei unterschiedliche Kalorimeter verwendet: ein Physical Property Measurement System (Quantum Design) von 2 K bis 300 K und eine DSC 111 (Setaram), beginnend ab 300 K. Die experimentellen Daten konnten mit Messunsicherheiten von 1 % bis 2 % über 20 K und bis zu 20 % unterhalb von 20 K angegeben werden. Die Messungen bei niedrigen Temperaturen erlauben zudem die Berechnung der Standardentropien, sowie die Bestimmung von elektronischen Beiträgen und Gitterschwingungsbeiträgen zur Wärmekapazität. Weiterhin ist Fokus dieser Arbeit die Bestimmung der Standardbildungsenthalpien der Lithiumsilicide und Lithiumstannide auf Basis von Wasserstoffsorptionsmessungen mittels einer Sieverts-Apparatur. Hierfür wurden erstmals Messungen an den Lithiumsiliciden ausgehend von Li17Si4, LiH:Si (Li:Si = 17:4), Li16.42Si4 und LiSi durchgeführt. Für die Lithiumstannide dienten als Ausgangsmaterial Li17Sn4, LiH:Sn (Li:Sn =17:4), sowie Li7Sn2 und LiH:Sn (Li:Sn = 7:2). Die Anwendung des van´t-Hoff-Plots resultierte in Messunsicherheiten von mindestens 10 %. Aus diesem Grund wurde eine alternative Auswertemethode gewählt, bei der die ermittelten Wärmekapazitäten und Standardentropien mit den Gleichgewichtsdrücken aus den Wasserstoffsorptionsmessungen miteinander verknüpft werden. Auf diese Weise konnten Standardbildungsenthalpien für die untersuchten Phasen mit Fehlern kleiner 1 % ermittelt werden. Aus den Ergebnissen dieser Arbeit resultierte ein vollständiger, gesicherter thermodynamischer Datensatz für das System Li-Si. Das berechnete Li-Si-Phasendiagramm ist im sehr guten Einklang mit experimentellen literaturbekannten Daten. Für die Lithiumstannide erfolgte eine Validierung der ermittelten thermodynamischen Werte.
Die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse liefern einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Datenbasis für thermodynamische Berechnungen und für das Verständnis von Phasensequenzen und Gleichgewichten beim Einsatz von Lithiumsiliciden bzw. Lithiumstanniden als Anodenmaterialien in Lithium-Ionen-Batterien
Development of an underground positioning system
Get PDFFor quite some time, there has been extensive research into different technologies for indoor positioning systems. Of these systems only a handful are suitable for employ in an underground mining environment. Especially as GPS is not available in underground environments, alternative systems need to be employed. Many of the currently available technologies lack the necessary precision and robustness needed to enable automation of mobile equipment. Modern approaches now look into combining different technologies to harness the best features of each candidate compensating for deficits of the other systems.
In the Horizon 2020 funded Real-Time Mining research project, the Institute for Advanced Mining Technologies of RWTH Aachen University together with the Netherlands Organisation for applied scientific research (in Dutch: TNO) are also conducting research in this field. The goal is to develop an underground positioning system based on the combination of inertial measurement units (IMU), ultra-wideband radio technology (UWB) and geometrical sensors. While the partner TNO is developing a new IMU system based on the TNO DriftLess technology, RWTH Aachen University is focussing on the UWB part and laser-scanners. In the end, through shrewd sensor fusion the different technologies will be combined to enable precise localisation of mobile equipment in underground environments.
Taking a closer look at the UWB technology, next to hardware and software developments, different measurement campaigns were undertaken during the time of this research project. It was found that the precision and accuracy as well as the robustness of the ultra-wideband radio technology is sufficient for the mining context. Hence, in this contribution, we will present our findings during the development of an underground localisation system for the ultra-wideband radio technology