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Novel Double-Deposited-Aluminum (DDA) Process for Improving Al Void and Refresh Characteristics of DRAM
Get PDFIn order to resolve the Al void formation originated from the severe stress issues in dynamic random access memory (DRAM), double-deposited-aluminum (DDA) layer process was proposed. This novel metallization process can be effectively and simply performed with the native oxide such as Al 2 O 3 between upper and lower Al metal layer by ex-situ deposition technique. We could effectively control the Al void by adapting the DDA layers with different grain structure. From this novel metallization process, we have confirmed the optimal thickness of Al barrier metal to 100Å to be free from Al voids, which makes it possible to improve the static refresh characteristics of DRAM by 17%
SAMs (self-assembled monolayers) passivation of cobalt microbumps for 3D stacking of Si chips
Get PDFIn this paper SAM (self-assembled monolayers) is used to passivate cobalt microbumps for 3D-stacking of Si chips. The SAM deposition process is optimized, using input from characterization techniques such as water contact angle measurement, ATR, AFM and XPS analysis in order to form a monolayer of Thiols-SAM on cobalt microbumps. A 3D stacked Si chips test vehicle was used to demonstrate the effectiveness of the SAM coating on cobalt bumps by measuring the electrical continuity of daisy chains
Autor, Körper, Geste - zur medialen Inszenierung von Multimodalität in Buchtrailern
Get PDFAusgehend von der These, dass neue mediale Formate wie Autorenclips oder Buchtrailer die körperliche Präsenz des Autors als Spielfläche zur Inszenierung und Vermarktung der Person und des Werkes nutzen, stellt der vorliegende Beitrag die Körperlichkeit von Autoren in Buchtrailern in das Zentrum seiner Überlegungen. Basierend auf einer explorativen Studie zu Buchtrailern werden zwei mediale Grundmuster präsentiert, die für die Körperperformanz von Autoren prägend sind. Einerseits schreiben Buchtrailer antike rhetorische Traditionen weiter, die mit dem Schlagwort der „Domestizierung des Leibes“1) zu einer Beschneidung der Darstellungsfunktion und einer Fokussierung des Affektausdrucks in Buchtrailern führt. Andererseits wird die Multimodalität von Sprache und die Vielfalt des körperlichen Ausdrucks, von Mimik, Körperhaltung bis hin zu Gesten, als visuelles Gestaltungsmittel in Trailern zur Erzielung bestimmter Effekte eingesetzt. Abschließend werden die Befunde vor dem Hintergrund einer möglichen genrespezifischen Verteilung diskutiert.
1) Müller, Cornelia: Redebegleitende Gesten: Kulturgeschichte, Theorie, Sprachvergleich. Berlin, 1998, S. 25ff
Der Buchtrailer als Instrument des Marketings. Erfüllbare und unerfüllbare Erwartungen aus sozialwissenschaftlicher Perspektive
Get PDFBasierend auf einer empirischen Studie belegt der vorliegende Beitrag die Werbewirksamkeit des Buchtrailers in Relation zur klassischen Printwerbung
Inverse Autoconvolution Problems with an Application in Laser Physics
Get PDFConvolution and, as a special case, autoconvolution of functions are important in many branches of mathematics and have found lots of applications, such as in physics, statistics, image processing and others. While it is a relatively easy task to determine the autoconvolution of a function (at least from the numerical point of view), the inverse problem, which consists in reconstructing a function from its autoconvolution is an ill-posed problem. Hence there is no possibility to solve such an inverse autoconvolution problem with a simple algebraic operation. Instead the problem has to be regularized, which means that it is replaced by a well-posed problem, which is close to the original problem in a certain sense.
The outline of this thesis is as follows:
In the first chapter we give an introduction to the type of inverse problems we consider, including some basic definitions and some important examples of regularization methods for these problems. At the end of the introduction we shortly present some general results about the convergence theory of Tikhonov-regularization.
The second chapter is concerned with the autoconvolution of square integrable functions defined on the interval [0, 1]. This will lead us to the classical autoconvolution problems, where the term “classical” means that no kernel function is involved in the autoconvolution operator. For the data situation we distinguish two cases, namely data on [0, 1] and data on [0, 2]. We present some well-known properties of the classical autoconvolution operators. Moreover, we investigate nonlinearity conditions, which are required to show applicability of certain regularization approaches or which lead convergence rates for the Tikhonov regularization. For the inverse autoconvolution problem with data on the interval [0, 1] we show that a convergence rate cannot be shown using the standard convergence rate theory. If the data are given on the interval [0, 2], we can show a convergence rate for Tikhonov regularization if the exact solution satisfies a sparsity assumption. After these theoretical investigations we present various approaches to solve inverse autoconvolution problems. Here we focus on a discretized Lavrentiev regularization approach, for which even a convergence rate can be shown. Finally, we present numerical examples for the regularization methods we presented.
In the third chapter we describe a physical measurement technique, the so-called SD-Spider, which leads to an inverse problem of autoconvolution type. The SD-Spider method is an approach to measure ultrashort laser pulses (laser pulses with time duration in the range of femtoseconds). Therefor we first present some very basic concepts of nonlinear optics and after that we describe the method in detail. Then we show how this approach, starting from the wave equation, leads to a kernel-based equation of autoconvolution type.
The aim of chapter four is to investigate the equation and the corresponding problem, which we derived in chapter three. As a generalization of the classical autoconvolution we define the kernel-based autoconvolution operator and show that many properties of the classical autoconvolution operator can also be shown in this new situation. Moreover, we will consider inverse problems with kernel-based autoconvolution operator, which reflect the data situation of the physical problem. It turns out that these inverse problems may be locally well-posed, if all possible data are taken into account and they are locally ill-posed if one special part of the data is not available. Finally, we introduce reconstruction approaches for solving these inverse problems numerically and test them on real and artificial data
Patientenorientierung in der Versorgung von Menschen mit psychischen Störungen
Get PDFHintergrund: Die Behandlung von Menschen mit psychischen Störungen stellt seit Jahrzehnten ein sowohl bedeutsames Versorgungssegment als auch Forschungsgebiet dar. Die im Gesundheitswesen in den letzten 20 Jahren aufkommende Haltung hin zu einer stärkeren Patientenorientierung rückt Patienten als Nutzer von Leistungen der Gesundheitsversorgung und „Experten in eigener Sache“ in den Mittelpunkt des Geschehens (Coulter & Magee, 2003). Damit wird den expertenbasierten Therapieleitlinien ein wichtiger Akteur, der Betroffene selbst, gegenübergestellt. Die Entwicklung bisheriger Leitlinien fußt auf der Beurteilung der methodischen Studienqualität sowie relevanter Therapieoutcomes, die ausschließlich von Experten vorgenommen wird. Patienteneinschätzungen werden dabei bisweilen nicht integriert, obwohl gerade durch der Einbezug von Präferenzen, Vorstellungen und Wünschen der Patienten eine wesentliche Grundlage für optimale klinische Therapieentscheidungen darstellt (Haynes, Devereaux & Guyatt, 2002). Eine verstärkt patientenorientierte Haltung hätte damit Auswirkungen auf a) die klinische Versorgungspraxis und b) die Forschung. Der Weg einer gleichberechtigten Kommunikation und gemeinsamen Entscheidungsfindung von Behandler und Patient über Behandlungsstrategien und die Auswahl von Therapieoptionen verbessert potentiell Compliance, Selbstmanagement und Zufriedenheit der Patienten.
Fragestellungen: Die vorliegende kumulative Promotionsarbeit (drei peer-reviewed Publikationen) setzt den Kerngedanken der Patientenorientierung um, indem Methoden zur patientenorientierten Forschung erprobt, durchgeführt und hinsichtlich ihrer Nützlichkeit diskutiert sowie empirische Erkenntnisse zur Bedeutung von Patientenpräferenzen in der Gesundheitsversorgung beigesteuert werden. Drei Fragestellungen stehen dabei im Fokus: 1) Wie gut lassen sich Conjoint-Analysen zur patientenorientierten Forschung im Rahmen der Versorgung von psychischen Störungen einsetzen (Beitrag I)? 2) Welche Therapieziele sind bipolar Betroffenen in der Behandlung bipolarer Störungen besonders wichtig (Beitrag II)? 3) Kann mithilfe eines komprimierten achtsamkeitsorientierten Verfahrens ein Beitrag zur Verbesserung der Versorgung der Allgemeinbevölkerung sowie zur Überbrückung langer Wartezeiten auf eine ambulante Psychotherapie geleistet werden (Beitrag III)?
Methode: Die methodische Umsetzung einer patientenorientierten Forschung wird anhand des Beispiels der Conjoint-Analyse zur Messung von Patientenpräferenzen für spezifische Therapieziele dargestellt. Die inhaltlichen Beiträge setzen sich aus zwei Studien zur Behandlung einer schweren chronischen psychischen Erkrankung (bipolare Störung) und einer Untersuchung zur Förderung der psychischen Gesundheit (Stressbewältigung, Depressivität, Lebensqualität) im Beratungssetting zusammen.
Ergebnisse: Die vorliegende Arbeit stellt zum einen mit der Conjoint-Analyse einen innovativen Ansatz zur Messung von Patientenpräferenzen zu Therapiezielen im Rahmen der Versorgung psychischer Störungen dar (patientenorientierte Forschung). Dazu werden bisherige conjoint-analytische Untersuchungen mittels formaler, methodischer und inhaltlicher Merkmale systematisiert und hinsichtlich Nützlichkeit sowie möglichen Grenzen diskutiert. Zum zweiten liefert die Arbeit Erkenntnisse hinsichtlich der von Patienten eingeschätzten Relevanz und Präferenz von Therapiezielen in der Behandlung bipolarer Störungen. Dabei wird ausgewiesen, worin Unterschiede in den Einschätzungen bestehen und diskutiert, welche Relevanz sich für die Versorgung von Menschen mit bipolaren Störungen ergibt. Zum dritten werden Effekte (Verbesserung der Stressbewältigung, Verringerung der Depressivität, Steigerung der Lebensqualität) eines im Rahmen der psychosozialen Beratungsstelle der TU Chemnitz angewandten achtsamkeitsorientierten Stresstrainings (AST) dargestellt. Die mit einer achtsameren Haltung von Trainingsteilnehmern einhergehenden verbesserten Werte bezüglich Stressverarbeitung, Depressivität und Lebensqualität (patientennaher Endpunkt) deuten auf das Potential von AST hin, als niedrigschwelliges Angebot der psychosozialen Beratung bestehende Versorgungsangebote (Überbrückung von Therapiewartezeit) zu ergänzen. AST stellt einen Ansatz zur patientenorientierteren Ausrichtung von Wartezeitüberbrückung dar, da objektiv sehr lange Wartezeiten auf einen Psychotherapieplatz bestehen und Patienten selbst darin Versorgungsbarrieren sehen. Eine Überbrückung würde Patienten entlasten und psychische Gesundheit bereits vor dem Beginn der Psychotherapie stabilisieren.
Diskussion: Patientenorientierte Forschung liefert Beiträge zur Ergänzung bisheriger Erkenntnisse in der Versorgung von Menschen mit psychischen Störungen. Die Befunde zeigen, dass Vorstellungen und Wünsche von Betroffenen nicht immer deckungsgleich mit Expertensichtweisen sind und im Rahmen von Prozessen des Shared Decision Makings Beachtung finden sollten, um eine individuell ausgerichtete Behandlung zu erzielen. Die Conjoint-Analyse als methodischer Ansatz zur Messung von Patientenpräferenzen weist sowohl Nutzen (hohe interne Validität der Messungen) als auch Grenzen auf (geringe externe Validität). Um eine möglichst hohe Generalisierbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten, ist notwendig, die untersuchten Zieldimensionen a priori nach klinischer Praxistauglichkeit auszuwählen. Patientenorientierte Forschung ermöglicht eine gemeinschaftlichere Basis sowohl auf Mikro- (Arzt-Patient-Kommunikation) als auch auf Mesoebene (patientennähere Leitlinien)
Development of a Calibration Tool using CCP and XCP on CAN Bus
No full textTesting of the Electronic Control Unit is a very important step before delivering the software to customer. Due to increasing complexity in the requirements and the timing constraints, it is needed that the testing should be proper and on time. To meet the timing constraints it is needed to automate the entire process of testing. Although the current testing tool support the automation process, it is very slow. In this thesis a new tool has been developed which will support calibration using CCP and XCP on CAN bus. Secondly, the tool will also provide the feature of automation, where user can write their own script to test the ECU. This will make the entire process of testing very fast. Finally both the solutions will be compared with respect to time for deducing the final conclusion
Einfluss von verschiedenen Erodierstrukturen auf den Reibwert von Kunststoff-Kunststoff Paarungen
No full textIm Beitrag werden bei verschiedenen Lastkollektiven und zwei Reibgeschwindigkeiten die Erodierstrukturen K27, K36, K42 und die Ätzstruktur K36 mit glatten Probekörpern hinsichtlich des Reibwertes und des Verschleißverhaltens untersucht. Als strukturierte Probekörper kommen die Kunststoffe POM und PA und als Gegenkörper zwei verschiedene PE-UHMW´s zum Einsatz.
Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Abhängigkeit des Reibwertes von der Oberflächenstruktur der Probekörper, jedoch ist die Senkung des Reibwertes stark von den Belastungsparametern Normalkraft und Reibgeschwindigkeit abhängig
Lebensdauervorhersage mehrachsig belasteter Elastomerbauteile unter besonderer Berücksichtigung rotierender Beanspruchungsrichtungen
Get PDFDie für die Untersuchung des Ermüdungswiderstandes von Elastomerbauteilen verwendeten Formulierungen basieren häufig auf Modellen, die für Anwendungen in der Metalltechnik entwickelt wurden. Die damit verbundenen Eigenschaften wie Isotropie oder Elastizität stehen hingegen im Konflikt mit den Anforderungen, die zu der Wahl eines gefüllten Polymers als Werkstoff geführt haben. Gleichzeitig weisen technische Gummiwerkstoffe ein hochgradig nichtlineares Materialverhalten auf und zeigen vom Polymer und Füllstoffgrad abhängig eine unterschiedlich ausgeprägte belastungsinduzierte Anisotropie. Diese Umstände führen zu dem Bedarf, das Ermüdungsverhalten technischer Gummiwerkstoffe in Abhängigkeit der für Gummi typischen Eigenschaften intensiver zu untersuchen und neue Ansätze für die Auslegung der Lebensdauer von elastomeren Werkstoffen bereitzustellen. Im Rahmen der Arbeit wird eine Auswahl an unterschiedlichen Modellwerkstoffen auf polymerer Basis auf ihre Lebensdauereigenschaften hin analysiert. Den Schwerpunkt bilden hierbei modulierte Belastungsrichtungen, die über eine einfache Scherung mit rotierenden Achsen versuchstechnisch abgebildet werden. Anhand der Versuchsergebnisse werden neue Ansätze zur Vorhersage der Lebensdauer technischer Gummiwerkstoffe formuliert und mit bisherigen Ansätzen verglichen. Neben der Formulierung neuer Berechnungsvorschriften zur Bestimmung des Ermüdungswiderstandes polymerer Werkstoffe werden zudem die einfache Scherung mit rotierenden Achsen sowie das Versuchsprinzip zu deren Umsetzung eingehend untersucht. Dies umfasst auch eine Analyse einer mechanischen Charakterisierung technischer Gummiwerkstoffe anhand einer einfachen Scherung mit rotierenden Achsen
Natural Fiber Reinforced Thermoplastics
Get PDFBiocomposites made from biodegradable polymer as matrix and natural fiber as reinforcement are certainly environmentally friendly materials. Both constituent materials are fully biodegradable and do not leave any noxious components on Earth. The natural fibers have been used as reinforcement due to their advantages compared to glass fibers such as low cost, high specific strength and modulus, low density, renewability and biodegradability. Major aims of this work were to produce natural fibers and/or nanoparticles with polyethylene (PE), polypropylene (PP) and polylactide (PLA), poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate)(PHBV) matrices and determine their structure-property relationships. Following abstracts of the present research work are manifold:
BINARY COMPOSITES
Polylactide (PLA)/flax mat composites
The polylactide (PLA)/flax mat and modified PLA/flax mat composites were produced by hot press technique. Two additives of non-regulated wax/ethylene acrylate copolymer/butyl acrylate and acrylic were used as modifier for PLA. The dispersion of the flax mat in the composites was studied by scanning electron microscopy (SEM). The PLA composites were subjected to instrumented falling weight impact test. The mechanical and thermal properties of the composites were determined in tensile test, thermogravimetric analysis (TGA) and dynamic-mechanical thermal analysis (DMTA), respectively. It was found that the PLA based composites increased the impact resistance. The tensile strength value of modified PLA/flax mat composite decreased slightly compared to the PLA. The elongation at break data indicated that an improvement in ductility of modified PLA and its composites. Moreover, addition of thermal modifier enhanced thermal resistance below processing temperature of PLA and had a marginal effect on the glass transition temperature of PLA. The storage modulus master curves were constructed by applying the time-temperature superposition (TTS) principle. The principle of linear viscoelastic material was fairly applicable to convert from the modulus to the creep compliance for all systems studied.
Polylactide (PLA)/woven flax textiles composites
The polylactide (PLA)/woven flax textiles 2x2 twill and 4x4 hopsack composites were produced by interval hot press technique. Two weave styles of flax used to reinforce in PLA. The dispersion of the flax composite structures in the composites was inspected in scanning electron microscopy (SEM). The PLA composites were subjected to instrumented falling weight impact test. The mechanical properties (tensile, stiffness and strength) of the composites were determined in tensile and dynamic-mechanical thermal analysis (DMTA) tests, respectively. SEM observed that the interfacial gaps around pulled-out fibers were improved when produced by the interval hot press. It was also found that the both styles of flax composites increased the impact resistance compared to the neat PLA. The tensile strength and stiffness value of PLA/flax composites were markedly higher than that of the neat PLA and reflect the effects of composite structures. The calculated storage creep compliance was constructed by applying the time-temperature superposition (TTS) principle. The calculated creep response of these flax composites was much lower than that of the neat PLA.
Polyethylene and polypropylene/nano-silicon dioxide/flax composites
Composites composed of polylactide (PLA), modified PLA and woven flax fiber textiles (Flax weave style of 2x2 twill and 4x4 hopsack) were produced by hot press technique. Two structurally different additives used to modify PLA. The dispersion of the flax composite structures in the composites was studied by scanning electron microscopy (SEM) and computed microtomography system (µCT). The PLA composites were subjected to water absorption and instrumented falling weight impact tests. The thermomechanical and creep properties of the composites were determined in thermogravimetric analysis (TGA), dynamic-mechanical thermal analysis (DMTA)and short-time creep tests, respectively. It was found that the modified PLA and its composite increased the impact resistance compared to the unmodified PLA. Incorporation of flax decreased resistance to thermal degradation and increased water uptake. The impact energy and stiffness value of PLA/flax composites was markedly higher than that of PLA but reflect the effects of composite structures and flax content. The storage modulus master curves were constructed by applying the time-temperature superposition (TTS) principle. From the master curve data, the effect of modified PLA on the storage modulus was more pronounced in the low frequencies range.
Polylactide (PLA)/woven flax fiber textiles/boehmite alumina (BA) composites
The textile biocomposites made from woven and non-woven flax fibre reinforced poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) were prepared by compression moulding using film stacking method. The mechanical properties (such as tensile strength and stiffness, flexural strength and modulus, and impact strength) of textile biocomposites were determined in tensile, flexural and impact tests, respectively. The PBAT-based composites were subjected to water absorption. The comparison of the mechanical properties was made between pure PBAT and textile composites. The influence of flax weave styles on the mechanical properties was also evaluated. The results showed that the strength of the textile biocomposites was increased according to weave types of fibers, especially in the stiffness was significantly increased with the higher densification of the fibers. The 4x4-plain woven fibers (4-yard-wrap and 4-yard-weft weave direction) reinforced biocomposite indicated the highest strength and stiffness compared to the other textile biocomposites and pure PBAT. This was considered to be as the result of the character of weave style of 4x4-plain woven fibers. The aminopropyltriethoxysilane affected the mechanical properties and water absorption of the resulting composites laminates due to the surface compatibility between flax fiber and PBAT.
HYBRID COMPOSITES
Polyethylene/nanoparticle, natural and animal composites
Binary and ternary composites composed of high-density polyethylene (HDPE), boehmite alumina (BA) and different kinds of natural-, animal fibers, like flax, sponge gourd (SG), palm and pig hair (PH) were produced by hot press technique. Aqueous BA suspensions were sprayed on the HDPE/flax mat to prepare nanoparticle/natural fiber reinforced ternary polymer composites followed by drying. The dispersion of the natural-, animal fibers and BA particles in the composites was studied by scanning electron microscopy (SEM) and discussed. The thermomechanical and stress relaxation properties of the composites were determined in thermogravimetric analysis (TGA), dynamic-mechanical thermal analysis (DMTA) and short-time stress relaxation tests (performed at various temperatures), respectively. The HDPE based composites were subjected to water absorption and instrumented falling weight impact tests. It was found that the all composites systems increased the stiffness, stress relaxation and reduced the impact toughness. The stress relaxation modulus of natural-, animal fiber composites were higher compared to that of the neat HDPE. This modulus increased greatly with in corporation of BA. The relaxation master curves were constructed by applying the time-temperature superposition (TTS) principle. The inverse of Findley power law could fairly applicable to describe the relaxation modulus vs. time traces for all systems studied. Incorporation of BA particles enhanced the thermal resistance which started to degrade at higher temperature compared to the HDPE/flax mat composite. The HDPE/flax mat/BA composite could reduce the water uptake.
Polyethylene/Flax/SiO2 Composites
Composites composed of high-density polyethylene (HDPE), woven flax fiber textiles (Flax weave style of 2x2 twill and 4x4 hopsack) and silicon dioxide (SiO2) were produced by hot press with nano spraying technique. The SiO2 slurries were sprayed by a hand onto the both surface of the woven flax fiber. The HDPE /woven flax fibers composites with and without used nano-spraying technique were produced by hot pressing in a laboratory press. The dispersion of SiO2 particles and flax in the composites was studied by scanning electron microscopy (SEM). The related HDPE based composites were subjected to instrumented falling weight impact test. The thermal resistance, stiffness and tensile strength properties of the composites were determined in thermogravimetric analysis (TGA), dynamic-mechanical thermal analysis (DMTA) and tensile tests, respectively. It was found that the impact energy and stiffness value of HDPE/flax composites was markedly higher than that of HDPE but reflect the effects of composite structures and flax content. Incorporation of SiO2 particles enhanced resistance to thermal degradation. It was established that the linear viscoelastic material principle are fairly applicable to convert from the modulus to the creep compliance results.
Un- and Modified Polylactide (PLA) /woven Flax Fiber composites
Hybrid composites composed of polypropylene (PP) or high-density polyethylene (HDPE), different flax fibers (unidirectional-, biaxial and twill2x2) and silicon dioxide (SiO2) were produced by hot press technique. The ternary polymer composite was effectively fabricated by spraying SiO2 solvents onto the surface of flax fiber. The dispersion of SiO2 particles and flax in the composites was studied by scanning electron microscopy (SEM). The related PP and HDPE based composites were subjected to instrumented falling weight impact test. The thermal and mechanical properties of the composites were determined by thermogravimetric analysis (TGA), dynamic-mechanical thermal analysis (DMTA), creep and stress relaxation tests, respectively. It was found that thermal decomposition temperature of the PP or HDPE/flax composites increased by the addition of SiO2 particles. The impact energy, stiffness, creep resistance and relaxation modulus value of all flax composites increased markedly compared to the PP and HDPE matrix. Time–temperature superposition (TTS) was applied to estimate the creep and relaxation modulus of the composites as a function of time in the form of a master curve. The activation energies for the all PP and HDPE composites systems studied were also calculated by using the Arrhenius equation. The generalized Maxwell model was fairly applicable to the stress relaxation results.
Polylactide (PLA)/woven flax fiber textiles/boehmite alumina (BA) composites
Composites composed of polylactide (PLA), woven flax fiber textiles (weave style of 2x2 twill and 4x4 hopsack) and boehmite alumina (BA) were produced by hot press. The spraying technique served for the pre-dispersion of the alumina nanoparticles. The aqueous alumina slurry was produced by mixing the water with water dispersible alumina. The dispersion of the flax structures and alumina particles in the composites was studied by scanning electron microscopy (SEM). The PLA composites were subjected to water absorption and instrumented falling weight impact tests. The creep and thermomechanical properties of the composites were determined in short-time creep tests (performed at various temperatures), thermogravimetric analysis (TGA) and dynamic-mechanical thermal analysis (DMTA), respectively. It was found that the incorporation of alumina particles reduced the water uptake compared to the PLA/flax blends. The impact energy and stiffness value of PLA/flax blends was markedly higher than that of PLA but reflected the effects of composite structures. Incorporation of alumina particles enhanced storage modulus and the creep resistance compared to the PLA/flax blends but slightly incremented thermal resistance at high temperature. No clear trend in the flax weave style- effect was found in the thermal behaviour. The creep master curves were constructed by applying the time-temperature superposition (TTS) principle. The Findley power law could satisfactorily describe the creep compliance vs. time traces for all systems studied.
Poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate)/sisal natural fiber/clay composites
Poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate)(PHBV) biocomposites different sisal containing with the fiber length of 0.25 and 5 mm, and addition of clay particles were prepared by hot compression technique. Silane (Bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfide) treatment has been used to modify in order to enhance the properties of related hybrid composites. The all composites were subject to water absorption test. The mechanical properties of hybrid composites such as tensile stiffness and strength, toughness and hardness determined in tensile, impact and hardness tests, respectively. It was found that tensile strength, stiffness and impact strength of long sisal fiber improved with increasing fiber content. Hardness of short sisal fiber improved with increasing fiber content. Treated Silane of long fibers at 20 wt.% loading was found to enhance the tensile strength fiber by 10% and impact strength by 750% as compared to the neat PHBV. Note that this feature was also confirmed by the appearance of a scanning electron microscopy. Moreover, the hardness and water resistance of the PHBV/sisal composites increased by the addition of clay particles. The diffusion coefficient for the PHBV and hybrid composites systems studied were also calculated.Bioverbundwerkstoffe aus biologisch abbaubarem Polymer als Matrix und Naturfasern als Verstärkung sind ohne weiteres umweltfreundliche Materialien. Beide Bestandsmaterialien sind vollständig biologisch abbaubar und hinterlassen keine schädlichen Bestandteile auf der Erde zurück. Die als Verstärkung verwendeten Naturfasern wurden aufgrund ihrer Vorteile gegenüber Glasfasern, wie z.B. geringe Kosten, hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit, geringe Dichte, Erneuerbarkeit und Kompostierbarkeit ausgesucht. Der Hauptfokus dieser Arbeit lag darin Naturfasern und/oder Nanopartikel mit Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polylactid (PLA) herzustellen, sowie Poly-Hydroxybutyrat-Co-Hydroxyvalerat (PHBV) Matrizen und deren Struktur-Eigenschaft-Verhältnis zu bestimmen. Die folgenden Kurzfassungen der vorliegenden Forschungsarbeit sind vielfältig:
BINÄRE VERBUNDWERKSTOFFE
Polylactid (PLA)/ Flachsmatten-Verbundwerkstoffe
Die Polylactid (PLA)/Flachsmatte und modifizierte PLA/Flachsmatten-Verbundwerkstoffe wurden im Pressverfahren hergestellt. Als Modifikator für das PLA wurden zwei nicht regulierte Wachs/Ethylen-Acrylat-Copolymer/Butyl-Acrylat und Acryl Additive verwendet. Die Verteilung der Flachsmatte in den Verbundwerkstoffen wurde mit dem Rasterelektronenmikroskop (SEM) untersucht. Die PLA-Verbundwerkstoffe wurden dem instrumentalisierten Fallgewichtsschlagzähigkeitstest unterzogen. Die mechanischen und thermischen Eigenschaften der Verbundwerkstoffe wurden im Zugversuch, der thermogravimetrische Analyse (TGA) und der dynamisch mechanischen Thermoanalyse (DMTA) jeweils bestimmt. Es zeigte sich, dass die PLA/Flachsmatten-basierten Verbundwerkstoffe eine erhöhte Schlagzähigkeit aufwiesen. Die Zähigkeitswerte der modifizierten PLA/Flachsmatten-Verbundwerkstoffe waren leicht verringert im Vergleich zum PLA. Die Bruchdehnungswerte zeigten eine Verbesserung der Verformbarkeit des modifizierten PLAs und dessen Verbundwerkstoffe. Nach Zugabe eines Wärme-Modifikators verbesserte sich der Wärmewiderstand auf unter Verarbeitungstemperatur des PLA und hatte nur einen unwesentlichen Einfluss auf die Glasübergangstemperatur des PLA. Die Hauptkurve des Speichermoduls wurde mit der Zeit-Temperatur-Überlagerung (TTS) aufgestellt. Auf alle untersuchten Systeme konnte das dafür gut geeignete Prinzip der linear viskoelastischen Werkstoffe angewendet werden um die Steifigkeit in die Kriechneigung umzuwandeln.
Polylactid (PLA)/Flachstextilgewebe-Verbundwerkstoffe
Die Polylactid (PLA)/Flachstextilgewebe 2x2 Körper und 4x4 Gewebe mit Leinwandbindung-Verbundwerkstoffe wurden im Intervall-Pressverfahren hergestellt. Das PLA wurde mit zwei Flachsgewebeformen verstärkt. Die Verteilung der Flachs-Verbundwerkstoffstrukturen in den Verbundwerkstoffen wurde mit dem Rasterelektronenmikroskop (SEM) untersucht. Die PLA Verbundwerkstoffe wurden dem instrumentalisierten Fallgewichtsschlagzähigkeitstest unterzogen. Die mechanischen Eigenschaften (Zugfestigkeit, Steifigkeit und Festigkeit) der jeweiligen Verbundwerkstoffe wurden in Zugversuchen und dynamisch mechanischen Thermoanalysen (DMTA) bestimmt. Das Rasterelektronenmikroskop zeigte auf, das der Grenzflächenzwischenraum von rausgezogenen Fasern sich durch das Herstellen im Intervall-Pressverfahren verbessert hat. Auch zeigte sich, dass beide Arten der Flachs-Verbundwerkstoffe die Schlagzähigkeit der Verbundwerkstoffe erhöht im Vergleich zum puren PLA. Die Zugfestigkeit- und Steifigkeitswerte der PLA/Flachs-Verbundwerkstoffe waren deutlich höher als die der puren PLA und spiegeln die Effekte von Verbundwerkstoffstrukturen wieder. Die berechnete Kriechneigung im Speichermodul wurde durch die Anwendung des Zeit-Temperatur-Überlagerung (TTS) Prinzips aufgestellt. Die errechnete Kriechgeschwindigkeit der Flachs-Verbundwerkstoffe war wesentlich geringer als im puren PLA.
Polyethylen und Polypropylen/Nanosilikon Dioxid/Flachs-Verbundwerkstoffe
Verbundwerkstoffe hergestellt aus Polylactid (PLA), modifiziertem PLA und Flachsfasertextilgewebe (Flachsgewebeform von 2x2 Körper und 4x4 Gewebe mit Leinwandbindung) wurden im Pressverfahren hergestellt. Zwei strukturell unterschiedliche Additive wurden verwendet um das PLA zu modifizieren. Die Verteilung der Flachs-Verbundwerkstoffstruktur wurde unter dem Rasterelektronenmikroskop (SEM) und dem computergestütztes Computer-Tomography-System (µCT) untersucht. Die PLA Verbundwerkstoffe wurden dem Wasseraufnahme- und instrumentalisierten Fallgewichtsschlagzähigkeitstest unterzogen. Die Kriech- und thermomechanischen Eigenschaften der respektiven Verbundwerkstoffe wurden in der thermogravimetrischen Analyse (TGA), der dynamisch mechanischen Thermoanalyse (DMTA) und dem Kurzzeit-Kriechversuch bestimmt. Das modifizierte PLA und dessen Verbundwerkstoffe zeigten eine Erhöhung der Schlagzähigkeit im Vergleich zum unmodifizierten PLA. Die Einbindung von Flachs verringerte den Widerstand gegenüber thermischer Degradierung und erhöhte die Wasseraufnahme. Die Schlagenergie- und Steifigkeitswerte der PLA/Flachs-Verbundwerkstoffe war deutlich höher als die der PLA aber spiegelt die Effekte von Verbundwerkstoffstrukturen mit Flachsinhalt wieder. Die Hauptkurve des Speichermoduls wurde mit dem Zeit-Temperatur-Überlagerung (TTS) Prinzip aufgestellt. Das Datenmaterial der Hauptkurve zeigte den Effekt des modifizierten PLAs auf dem Speichermodul deutlich ausgeprägter im Bereich der Niederfrequenz.
Polylactide (PLA)/Flachfasertextilgewebe/Böhmit Aluminumoxid (BA)-Verbundwerkstoffe
Die textilen Bioverbundwerkstoffe wurden aus flachsfaserverstärkten Poly(Butylen Adipat-Co-Terephtalat) (PBAT) Gewebe und Vlies im Formpressverfahren mit der Folien-Stapelmethode hergestellt. Die mechanischen Eigenschaften (wie Zugfestigkeit und Steifigkeit, Biegefestigkeit, Steifigkeit und Schlagzähigkeit) der jeweiligen textilen Bioverbundwerkstoffe wurde in Zug-, Biege-, und Schlagtests ermittelt. Die PBAT basierten Verbundwerkstoffe wurden dem Wasseraufnahmetest unterzogen. Der Vergleich der mechanischen Eigenschaften wurde zwischen reinem PBAT und textilen Verbundwerkstoffen durchgeführt. Der Einfluss der Flachsgewebeformen auf die mechanischen Eigenschaften wurde ebenfalls untersucht. Die Ergebnisse zeigten das die Festigkeit der textilen Bioverbundwerkstoffe mit der Webart der Fasern anstieg, signifikant in Bezug auf die Steifigkeit bei einer erhöhten Verdichtung der Fasern. Die 4x4 flachfasergewebten (4-Schussfaden-Windung und 4-Kettfaden-Windung) verstärkten Bioverbundwerkstoffe zeigten die höchste Festigkeit und Steifigkeit im Vergleich zu den anderen textilen Bioverbundwerkstoffen und dem puren PBAT. Dieses Resultat wurde der Beschaffenheit der 4x4-flachfasergewebten Webart zugewiesen. Das Aminopropyltriethoxysilan beeinträchtigte die mechanischen Eigenschaften und Wasseraufnahme der entstandenen Verbundlaminate durch Oberflächenkompatibilität zwischen der Flachsfaser und dem PBAT.
HYBRIDE VERBUNDWERKSTOFFE
Polyethylen/Nanopartikel, natürliche und tierische Verbundwerkstoffe
Binäre und ternäre Verbundwerkstoffe, bestehend aus hoch dichtem Polyethylen (HDPE), Böhmit Aluminumoxid (BA) und verschiedenen natürlichen und tierischen Fasern wie Flachs, Schwammgurke (SG), Palmfaser und Schweinehaar (PH), wurden im Pressverfahren hergestellt. Vorbereitend wurden wasserhaltige BA-Suspensionen auf die HDPE/Flachsmatte gesprüht um nanopartikel/naturfaserverstärkte ternäre Polymer-Verbundwerkstoffe nach dem Trocknen zu erhalten. Die Verteilung der Natur-,Tierfasern und der BA-Partikel in den Verbundwerkstoffen wurde unter dem Rasterelektronenmikroskop untersucht und diskutiert. Die thermomechanischen und Spannungsrelaxation-Eigenschaften der jeweiligen Verbundwerkstoffe wurden in der thermogravimetrischen Analyse (TGA), der dynamisch mechanischen Thermoanalyse (DMTA) und dem Kurzzeit-Stressrelaxationstest (bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt) bestimmt. Die HDPE-basierten Verbundwerkstoffe wurden Wasseraufnahme- und instrumentalisierten Fallgewichtsschlagzähigkeitstests unterzogen. Es wurde festgestellt, dass alle Verbundwerkstoffsysteme eine Erhöhung der Steifigkeit und Spannungsrelaxation und eine Verminderung der Kerbschlagzähigkeit aufzeigten. Die Spannungsrelaxa