TU Braunschweig: LeoPARD - Publications And Research Data
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Dataset for the publication Fluid-Structure Interaction of European Brushwood Groynes in Waves and Tides: Simulating Natural Decay
No full textDataset on the publication "Fluid-Structure Interaction of European Brushwood Groynes in Waves and Tides: Simulating Natural Decay" (https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2025.104912) containing all experimental data from the laboratory experiments and the numerical simulation setups
Josephson junction arrays of high temperature superconductors
Full text linkJosephson-Kontakte werden als grundlegendes Bauelement innerhalb der Primärnormale zur Definition der elektrischen Spannung verwendet. Eine Serienschaltung als Array aus Josephson-Kontakten kann dabei quantisierte Spannungsstufen erzeugen, die zur Kalibrierung benutzt werden. In dieser Arbeit wurden Josephson-Kontakte durch Korngrenzen oder fokussierte Ionenstrahlen aus Helium oder Gallium in dem Hochtemperatursupraleiter YBa2Cu3O6+x erzeugt. Die Dünnschichten wurden mittels gepulster Laserablation abgeschieden und mit einem Ionenstrahlätzprozess strukturiert. Zur weiteren Modifikation der Breite und damit der Parameter der Josephson-Kontakte wurde ein Strukturierungsprozess mit fokussierten Galliumionen charakterisiert und an Korngrenzen-Kontakten erfolgreich durchgeführt. Damit konnte eine überlappende Shapiro-Stufe bei 6,464mV mit einer Anregungsfrequenz von 1,042 THz in einem Array aus drei Josephson-Kontakten im THz-Mikroskop erzeugt werden. Außerdem konnten supraleitende Nanobrücken bis zu einer Breite von 48nm hergestellt werden. Zur weiteren multi-parametrischen Charakterisierung der Josephson-Kontakte wurde ein kryogener Messaufbau mit einem Pulsrohrkühler entworfen und aufgebaut. Dabei wurde der gesamte mechanische und der elektrische Aufbau, inklusive eines rauscharmen Verstärkers, entwickelt. Eine allgemeine Charakterisierung des Messaufbaus wurde anhand von Korngrenzen-Kontakten in Magnet- und Hochfrequenzfeldern durchgeführt. Dabei zeigte sich die Rauschunterdrückung des gesamten Aufbaus als mehr als ausreichend. Anschließend erfolgten Messungen an verschiedenen Josephson-Kontaktarten. So zeigten Korngrenzen-Kontakte mit asymmetrischen Fraunhofer-Mustern instabiles und chaotisches Verhalten der Shapiro-Stufen in bestimmten Bereichen des Parameterraums aus Magnetfeld und Leistung der hochfrequenten Anregung. Außerdem zeigten sich für bestimmte Parameterkombinationen sogennante “zero-bias Shapiro steps”. Darüber hinaus wurde eine erste Charakterisierung von Josephson-Kontakten, welche durch einen fokussierten Heliumionenstrahl hergestellt wurden, im Hinblick auf die Verwendung als Array durchgeführt. Außerdem konnten Josephson-Kontakte durch Schnitte mit fokussierten Galliumionen hergestellt werden und ausgeprägte Shapiro-Stufen beobachtet werden. Bei verschiedenen Nanobrücken zeigten sich ebenfalls Josephson-Kontakte mit nicht-ganzzahligen Shapiro-Stufen oder negativen differentiellen Widerständen in der Strom-Spannungs-Kennlinie. Abschließend wurde der Einfluss von Photonenabsorption bei einer Wellenlänge von 395nm auf eine Nanobrücke aus YBa2Cu3O6+x untersucht.Josephson junctions are used as fundamental components within Primary standards for the definition of the electrical voltage. A series circuit, configured as an array of Josephson junctions, can generate quantized voltage levels, which are used for calibration purposes. In this study, Josephson junctions were created using grain boundaries or focused ion beams of Helium or gallium in the high-temperature superconductor YBa2Cu3O6+x. The thin films were deposited by pulsed laser deposition and structured using an ion beam etching process. To further modify the width and thereby the parameters of the Josephson junctions, a structuring process with focused gallium ions was characterized and successfully applied to grain boundary junctions. As a result, an overlapping Shapiro step at 6,464mV with an excitation frequency of 1,042 THz was generated in an array of three Josephson junctions in the THz microscope. Additionally, superconducting nanobridges with widths as small as 48nm were fabricated. For further multi-parametric characterization of the Josephson junctions, a cryogenic measurement setup with a pulse-tube cooler was designed and constructed. The entire mechanical and electrical setup, including a low-noise amplifier, was developed. A general characterization of the measurement setup was conducted using grain boundary junctions in magnetic and high-frequency fields. The noise suppression of the entire setup proved to be more than sufficient. Subsequently, measurements were carried out on various types of Josephson junctions. Grain boundary junctions with asymmetric Fraunhofer patterns exhibited unstable and chaotic behavior of the Shapiro steps in certain regions of the parameter space defined by the magnetic field and the power of the high-frequency excitation. Furthermore, so-called "zero-bias Shapiro steps" were observed for specific parameter combinations. In addition, an initial characterization of Josephson junctions produced by a focused helium ion beam was performed with regard to their use in arrays. Josephson junctions created by cuts with a focused gallium ion beam demonstrated pronounced Shapiro steps. Various nanobridges showed Josephson junctions with non-integer Shapiro steps or negative differential resistances in the current-voltage characteristics. Finally, the influence of photon absorption at a wavelength of 395 nm on a nanobridge made of YBa2Cu3O6+x was investigated
Grundlagen der Entwicklung eines psychosozialen Lagebildmonitorings in multiplen Krisen und Katastrophen - ein quantitativ-empirischer Ansatz
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Neufassung der Bibliotheksordnung der Universitätsbibliothek der Technischen Universität Braunschweig
No full textA framework for ranking potential cities for implementing emerging urban mobility technologies: A case study for eVTOL aircraft
Full text linkUrban mobility is an important component of a well-functioning city. Moreover, it is an important sector that must be considered in the steady transition of cities. During this transition, new opportunities for mobility technologies are constantly emerging, as, for example, electric Vertical Take-Off and Landing (eVTOL) aircraft. However, due to various factors, not every new mobility technology is suitable for every city. Finding suitable cities for implementing such a technology is therefore a crucial task. In our research, we address the problem of evaluating and ranking potential cities in terms of their suitability for the deployment of a particular emerging mobility technology. For this, we introduce an index and a framework for evaluating and ranking these cities. In this framework, we apply the novel Urban Mobility Innovation Adaption (UMIA) index and the well-known Analytical Hierarchy Process (AHP) to evaluate and rank each city regarding a chosen mobility technology. In our case study, we evaluate and rank cities on deploying eVTOL aircraft. Our results indicate the effectiveness and validity of our framework and the index. Based on this, a comprehensive analyze can be conducted for the top-ranked cities instead of all potential cities. Thus, the framework can support in the decision-making process for implementing new mobility technologies, but also support city officials to assess the current state of their city
Flexible touch and gesture recognition system for curved surfaces with machine learning for assistive applications
Full text linkTouch is a fundamental mode of human-machine interaction and ability to monitor tactile pressure, recognize gestures and location of touch are crucial for touch-based technologies. However, achieving reliable touch sensing on curved surfaces remains challenging as flexing often disrupts the stability of sensor outputs and diminishes sensitivity, especially in dynamic environments. This study presents the development of a flexible multi-element touch sensing patch that can monitor its bending state as well as detect pressure with a sensitivity of 0.827 kPa−1. The patch is fabricated using resistive strain sensors, screen printed onto a PET sheet with a foam backing. Evaluation electronics were integrated to ensure stable, noise-free signal acquisition, and output was processed with machine learning (ML) algorithms to classify gestures such as single and double finger taps, swipes, and touch locations, with 93 % accuracy, on both flat and curved surfaces. Based on the identified gesture, the system enables users to type text or control external devices with minimal physical effort. Its scalable fabrication, high sensitivity, mechanical resilience and seamless ML integration establishes it as a powerful and efficient tool for assistive technologies, designed to support individuals with limited speech and mobility, such as those with quadriplegia or paralysis
Final Report: FRP embedded micro-sensors on multifunctional substrates for curing process control
Full text linkIn order to save time, energy and costs in the production of fiber-reinforced plastics, as much information as possible is needed about what is happening during the manufacturing process. One of several ways of obtaining this information is to integrate film sensors into the manufactured components. These consist of a thermoplastic film on which metallic electrodes are structured. Integration into the component entails various advantages and disadvantages. On the one hand, component-integrated sensors can be used more flexibly than mold-integrated sensors and allow a higher spatial resolution of the curing processes. On the other hand, they become part of the product during production and should therefore be simple and inexpensive as well as not compromise load capacity. From a mechanical point of view, film sensors primarily pose a delamination risk. The decisive influencing factor is the choice of thermoplastic carrier material. Sensors based on the frequently used substrate material polyimide entail a considerable risk of delamination. The influence of polyetherimide, on the other hand, is far less damaging. Some tests show that polyetherimide-based sensors even improve individual strength properties. In addition to the carrier material, the metallic sensor structures also have an influence on the load capacity. For the design of minimally invasive sensors, the lowest possible degree of metallization should be aimed for. The most common design for foil sensors for cure monitoring are so-called interdigitated electrodes, which form an electrical capacitance whose impedance is influenced by the direct environment. In variothermal manufacturing processes, one challenge is to separate the influence of temperature from that of the degree of cure. The impedance information measured with integrated sensors must be processed to remove the frequency dependence and the influences of temperature and sensor geometry from the data. For this purpose, an algorithm was developed in the WG Sinapius based on extensive resin characterization, which calculates the degree of cure from measured impedance spectra and measured temperature data. The use of an additional temperature sensor is therefore indispensable for monitoring variothermic curing processes. For this purpose, WG Dietzel has developed an integrated multi-sensor node that measures the temperature information, the dielectric properties and additionally the strain state on a single film sensor. In addition to determining the degree of cure, the sensor data also offer potential for determining the fiber volume content or detecting resin mismatch.Um bei der Herstellung von faserverstärkten Kunststoffen Zeit, Energie und Kosten sparen zu können, werden möglichst viele Informationen über das Geschehen während des Herstellungsprozesses benötigt. Eine von mehreren Möglichkeiten, diese Informationen zu erhalten, ist die Integration von Foliensensoren in die hergestellten Bauteile. Diese bestehen aus einer thermoplastischen Folie, auf der metallische Elektroden strukturiert sind. Die Integration in das Bauteil bringt verschiedene Vor- und Nachteile mit sich. Einerseits sind bauteilintegrierte Sensoren flexibler einsetzbar als werkzeugintegrierte Sensoren und erlauben eine höhere räumliche Auflösung der Aushärtungsprozesse. Auf der anderen Seite werden sie während der Produktion Teil des Produkts und sollten daher einfach und kostengünstig sein sowie die Belastbarkeit nicht beeinträchtigen. Aus mechanischer Sicht bergen Foliensensoren vor allem ein Delaminationsrisiko. Der entscheidende Einflussfaktor ist die Wahl des thermoplastischen Trägermaterials. Sensoren auf Basis des häufig verwendeten Substratmaterials Polyimid bringen ein erhebliches Delaminationsrisiko mit sich. Der Einfluss von Polyetherimid ist dagegen weit weniger schädlich. Einige Versuche zeigen, dass Sensoren auf Polyethermidbasis sogar einzelne Festigkeitseigenschaften verbessern. Neben dem Trägermaterial haben auch die metallischen Sensorstrukturen einen Einfluss auf die Belastbarkeit. Für das Design von minimalinvasiven Sensoren sollte ein möglichst geringer Metallisierungsgrad angestrebt werden. Das gängigste Design für Foliensensoren zur Aushärtungsüberwachung sind sogenannte Interdigitalelektroden, die eine elektrische Kapazität bilden, deren Impedanz von der direkten Umgebung beeinflusst wird. Bei variothermen Fertigungsprozessen besteht eine Herausforderung darin, den Einfluss der Temperatur von dem des Aushärtungsgrades zu trennen. Die mit integrierten Sensoren gemessenen Impedanzinformationen müssen verarbeitet werden, um die Frequenzabhängigkeit und die Einflüsse von Temperatur und Sensorgeometrie aus den Daten zu entfernen. In der AG Sinapius wurde zu diesem Zweck auf Grundlage einer umfassenden Harzcharakterisierung ein Algorithmus entwickelt, der aus gemessenen Impedanzspektren und gemessenen Temperaturdaten den Aushärtegrad berechnet. Für die Überwachung variothermer Aushärtevorgänge ist daher der Einsatz eines zusätzlichen Temperatursensors unerlässlich. Zu diesem Zweck hat die AG Dietzel einen integrierten Multisensorknoten entwickelt, der die Temperaturinformation, die dielektrischen Eigenschaften und zusätzlich den Dehnungszustand auf einem einzigen Foliensensor misst. Neben der Ermittlung des Aushärtegrades bieten die Sensordaten auch Potential zur Bestimmung des Faservolumengehalts oder zur Erkennung von Harzfehlanmischungen