TU Braunschweig: LeoPARD - Publications And Research Data
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Experimentelle und numerische Untersuchung der Böenlastminderung an Unterschallflügeln
Full text linkThe emission footprint of the aviation sector can be decreased by reducing the structural weight of airplanes. Nowadays, airplanes are able to withstand dynamic peak loads, caused e.g. by gust or manoeuvres, by employing sturdy and hence heavy structures. Active load alleviation can contribute to reduce the airplane’s structural weight by mitigating the peak aerodynamic loads. The focus of this work is on load changes induced by gusts, which are dimensioning for the airplane’s structure and less predictable than manoeuvre load changes. Conventional surfaces, as ailerons, trailing edge flaps and spoilers, offer partial load alleviation, because of their inertia-limited achievable deflection angles. In order to obtain a more complete gust load alleviation, novel active flow control systems are investigated as they could offer the required control authority with reaction time adequate to compensate all gusts defined by certification documentation. Furthermore, the fast reaction time can be crucial to offer enough time for the gust load alleviation control system to react. Load changes induced by 1 - cos type gusts are evaluated with 2D- Unsteady Reynolds Averaged Navier–Stokes (URANS) simulations at different altitudes, flow conditions and gust-lengths. The gustinduced load changes are used as a lift reduction target for several potential actuator concepts, in order to identify the most promising ones. The load change capabilities of the actuators are evaluated with 2D-RANS at different operating conditions, focusing on the subsonic flight conditions. A trailing edge flap (flap), a jet blown perpendicularly to the airfoil’s upper surface (normal jet) and a jet blow tangentially over a convex surface integrated in the airfoil’s trailing edge area (circulation control actuator) offer control authority suitable for gust load alleviation. The reaction times of these three actuators are estimated with 2D-URANS simulations and compared with the load change evolution induced by the shortest gust defined by certification documentation at different altitudes and flight Mach numbers. The three actuators are activated impulsively and the power required by each of them is estimated. The circulation control actuator offers high and fast control authority suitable for mitigating gusts defined by certification documentation while featuring limited power requirements. 2D-circulation control airfoil is designed and experimentally tested at a moderately high Reynolds number Rec = 1.6 106 and low Mach number M = 0.14. The actuator features a dual slot layout system, which allows implementation of the jets on both airfoil sides and hence the ability to increase and decrease the airfoil’s lift. The two jets can be activated simultaneously and independently. The circulation control actuator shows high control authority with peak changes in lift coefficient of circa 0.36 and lift-to-equivalent-drag ratio changes up to 100. The simultaneous employment of upper and lower jets is found to produce higher lift-to-equivalent-drag ratio change than single upper or lower blowing, furthermore providing the possibility of partially decoupling lift and pitching moment changes. The reaction time of the actuator is a crucial aspect for gust load alleviation. Consequently, in order to test the reaction time of the circulation control airfoil, several impulsive switching between different initial and final blowing conditions of both upper and lower jets are tested. The actuator demonstrates a fast reaction time, reaching the steady value faster than the occurrence of the maximum load change induced by the shortest gust defined by certification documentation. The rate of change of the circulation control actuator is between 2-3 times faster than conventional surfaces implemented nowadays on airplanes. The frequency response behaviour of the actuator is further analyzed by testing periodic square wave activation signals. The tests are conducted at different steady operating conditions of the actuator and with different frequencies of the wave signal, allowing the identification of a dynamic model for the actuator. Furthermore, the actuator allows more complex activation profiles such as 1 - cos shapes which would offer a lift history suitable for alleviating 1 - cos gusts. Different 1 - cos like gust load changes are created in the wind tunnel with a pitching airfoil upstream of the circulation airfoil, inducing a maximum lift coefficient change of 0.2 with an onset time about two times shorter than for the shortest gust defined by certification documentation. The gust load alleviation performance are evaluated with a root mean square factor, and the circulation control airfoil is able to provide a load reduction up to 81%, with respect to the load induced by a predetermined upward gust. Furthermore, the actuator is integrated in a feedforward control strategy with a two component hotwire acting as a gust detector. The load alleviation capabilities are tested with different upward and downward gusts, at different steady operating conditions and controllers. Even with the small anticipation time offered by the hotwire, the actuator is able to provide up to 35% gust load alleviation. Overall, the circulation control actuator is a suitable actuator for gust load alleviation as it offers high control authority in the time frame of the shortest gusts defined by certification documentation.Der Emissionsfußabdruck des Luftfahrtsektors kann durch eine Verringerung des Strukturgewichts von Transportflugzeugen reduziert werden. Heutzutage sind Flugzeuge in der Lage, den während des Fluges auftretenden aerodynamischen Spitzenbelastungen wie Böen und Manövern standzuhalten, indem sie robuste und daher schwere Strukturen verwenden. Aktive Lastminderung kann dazu beitragen, das Flugzeugstrukturgewicht zu reduzieren, indem die aerodynamischen Spitzenlasten abgemindert werden. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf den durch Böen verursachten Laständerungen, die für die Struktur des Flugzeugs dimensionierend und weniger vorhersehbar sind als Laständerungen durch Manöver. Herkömmliche Steuerflächen wie Querruder, Hinterkantenklappen und Spoiler können aufgrund ihrer durch Trägheitseffekte begrenzten maximalen Auslenkungswinkel nur einen Teil der Lasten abmindern. Neuartige aktive Systeme basierend auf aktiver Strömungskontrolle können dieselbe Kontrollautorität wie herkömmliche Steuerflächen bieten, jedoch mit einer schnelleren Reaktionszeit, was nicht nur entscheidend sein kann, um alle in den Zulassungsunterlagen festgelegten Böen zu kompensieren, sondern auch, damit das Regelungssystem ausreichend Zeit zur Verringerung der Böenlasten hat. In dieser Arbeit werden zunächst die durch 1-cos-Böen induzierten Laständerungen mittels 2DURANS- Simulationen für verschiedene Flughöhen und Böenlängen bewertet. Die Böenlaständerungen werden als Anforderung für verschiedene Aktuatorkonzepte verwendet, um die vielversprechendsten Aktuatoren zu identifizieren. Das Lastminderungspotenzial der Aktuatoren wird mit 2D-RANSSimulationen bei verschiedenen Betriebsbedingungen simuliert, wobei der Schwerpunkt auf dem Unterschallflugbereich liegt. Eine Hinterkantenklappe (Flap), ein senkrecht zur Profiloberfläche ausgeblasener Luftstrahl (Normal jet) und ein tangential zu einer konvexen Fläche im Hinterkantenbereich des Profils ausgeblasener Strahl (Circulation Control Aktuator) werden als geeignete Konzepte für die Böenlastminderung identifiziert und bieten eine ausreichend hohe Kontrollautorität. Die Reaktionszeiten dieser drei Aktuatoren werden mit 2D-URANS-Simulationen abgeschätzt und mit dem zeitlichen Verlauf der Laständerung verglichen, die durch die kürzeste in den Zulassungsvorschriften definierte Böe in verschiedenen Flughöhen verursacht wird. Die drei Aktuatoren werden impulsartig aktiviert und ihre benötigte Leistung geschätzt. Der Circulation Control Aktuator weist eine hohe und schnelle Kontrollautorität zur Böenlastminderung auf, bei begrenztem Leistungsbedarf. Aufbauend auf diesen Untersuchungen wird ein 2D-Circulation Control Profil ausgelegt und experimentell bei einer relativ hohen Reynoldszahl Rec = 1.6106 und einer niedrigen Machzahl M = 0.14 getestet. Der Aktuator verfügt über zwei Schlitze, die die Ausblasung über beide Seiten des Profils ermöglichen und damit den Auftrieb erhöhen oder verringern können. Die beiden Luftstrahlen können gleichzeitig und unabhängig voneinander aktiviert werden. Der Circulation Control Aktuator weist eine hohe Kontrollautorität auf, mit Änderungen des Auftriebskoeffizienten von bis zu ca. 0.36 und einem Verhältnis von Auftriebsänderung zu äquivalenter Widerstandsänderung von bis zu 100. Der gleichzeitige Einsatz von oberer und unterer Ausblasung kann zu einer höheren Auftriebsänderung führen als ein einzelnes oberes oder unteres Ausblasen, und es besteht die Möglichkeit einer teilweisen Entkopplung zwischen Auftrieb und Nickmoment. Wie bereits erwähnt, ist die Reaktionszeit des Aktuators ein entscheidender Aspekt für die Böenlastminderung. Daher wird das Circulation Control Profil mit impulsartigem Umschalten zwischen verschiedenen Anfangs- und Endausblasbedingungen der oberen und unteren Schlitze getestet. Der Aktuator demonstriert hierbei eine schnelle Reaktionszeit und erreicht stationäre Werte der Ausblasung schneller als für die Minderung der kürzesten in den Zulassungsvorschriften festgelegten Böe nötig. Die Auftriebsänderungsrate des Circulation Control Aktuators ist 2-3 Mal schneller als die herkömmlicher, an aktuellen Flugzeugen eingesetzten Steuerflächen. Das Frequenzverhalten des Aktuators wird analysiert, indem mehrere periodische und impulsartige Umschaltungen zwischen maximalem oberen und unteren Ausblasen mit unterschiedlichen Frequenzen gefahren werden. Die Tests werden bei verschiedenen konstanten Betriebszuständen des Aktuators durchgeführt, was die Identifizierung eines dynamischen Ersatzmodells für den Aktuator ermöglicht. Darüber hinaus wird der Aktuator mit komplexeren Aktivierungsprofilen wie einem 1-cos Signal getestet, welches sich für die Lastminderung von 1 - cos Böen eignet. In einem letzten Schritt werden verschiedene 1 - cos-ähnliche Böenlasten im Windkanal mit einem dynamisch nickenden Profil stromauf des Circulation Control Profils erzeugt. Hierbei werden Auftriebsbeiwertsänderungen von 0.2 erzielt mit einer Antwortzeit die etwas halb so lange ist wie für die kürzeste Böe in den Zulassungvorschriften nötig. Das Circulation Control Profil ist in der Lage, bei einer aufwärts gerichteten Böe bis zu 81% Böenlastminderung zu erzielen. Darüber hinaus wird der Aktuator in eine Feedforward-Regelung mit einem Zweikomponenten-Hitzdraht als Böendetektor integriert. Die Lastminderungsfähigkeiten werden mit verschiedenen Aufwärts- und Abwärtsböen, bei verschiedenen stationären Betriebsbedingungen und Reglern getestet. Selbst mit der geringen Vorlaufzeit, die der verwendete Hitzdraht bietet, sowie einem unoptimierten Regler, ist der Aktuator in der Lage, bis zu 35% der Böenlast abzufangen. Insgesamt ist der Circulation Control Aktuator ein geeigneter Aktuator für die Entlastung von Böen, da er eine hohe Kontrollautorität bietet und zudem schnell genug reagiert, um selbst die kürzesten Böen in den Zulassungsvorschriften wirkungsvoll zu reduzieren
Wohnungseingangstüren unter Naturbrandbeanspruchung
No full textWohnungseingangstüren sind ein zentrales Element der Rettungswege mehrgeschossiger Wohngebäude. Sie begrenzen die Brand- und Rauchausbreitung und leisten somit einen maßgeblichen Beitrag zur Personensicherheit im Brandfall. Das Verbundvorhaben ALREKO erforscht Lösungen für den urbanen, mehrgeschossigen Wohnungsbau, um einen Treppenraum als einzigen Rettungsweg unterhalb der Hochhausgrenze zu ertüchtigen. Mittels Brandsimulationen und Risikoanalysen soll das Sicherheitsniveau der neu entwickelten Konfigurationen anhand realistischer Brandszenarien bewertet werden. Dafür sind Kenntnisse über das Brandverhalten und die Rauchdichtheit von Wohnungseingangstüren im Naturbrand erforderlich. Anhand von vier Brandversuchen wurde die Leistungsfähigkeit von Wohnungseingangstüren im Naturbrand untersucht. Es wurden vier Türen mit unterschiedlichen brandschutztechnischen Qualitäten einem Raumbrand ausgesetzt und der Durchtritt von Feuer und Rauch bewertet. Die Quantifizierung der Rauchleckage gestaltete sich unter Naturbrandbeanspruchung als anspruchsvoll, sodass die bekannten Verfahren (z. B. nach DIN 18095-2 [1]) nicht ohne Weiteres anwendbar waren. Daher wurde ein Messverfahren entwickelt, mit dem die Leckagerate unter den Gegebenheiten der durchgeführten Brandversuche ermittelt werden konnte. Der Beitrag beginnt mit einer Zusammenfassung der bauaufsichtlichen Anforderungen, der vorhandenen Klassifizierungsverfahren sowie des Brandverhaltens nicht klassifizierter Türen. Es folgt die Versuchsbeschreibung mit Erläuterungen zum entwickelten Messprinzip zur Quantifizierung der Dichtheit unter Naturbrandbeanspruchung. Der Beitrag endet mit einer Ergebnisdarstellung und einer Diskussion der gewonnen Erkenntnisse
MightyMirrors
No full textPlan zum Forschungsdatenmanagement des ERC Consolidator Grants "MightyMirrors
Photonenbasierte Detektion von gebundenen Majorana Zuständen und spektrale Analyse chiraler Majorana-Netzwerke in hybriden Halbleiter-Supraleiter-Heterostrukturen
Full text linkMajorana states offer quite intriguing properties that make them potential building blocks for fault-tolerant topological quantum computing. However, despite advances in experimental techniques and material design, their existence has yet to be demonstrated. This thesis aims to characterize Majorana states in both one- and two-dimensional systems, proposing setups to probe their signatures and unambiguously distinguish them from trivial states. Specifically, we explore the signatures of Majorana excitations in hybrid structures that combine semiconductors and conventional superconductors. Our studies open a new way for probing MBSs using quantum optics, as well as exploring chiral Majorana modes in a novel scattering network. First, we locally probe Majorana bound states (MBSs) using an optical quantum dot (QD) embedded in a pn junction, whose electronic levels are coherently tunnel-coupled to the MBSs at the ends of a one-dimensional wire. In the pn setup, photons are emitted via electron-hole recombination, providing a direct link between the spin-properties of the MBSs and the polarization of emitted photons. By analyzing the resulting photon emission, we can differentiate between various parameter regimes and examine their distinct Majorana signatures. Furthermore, we can investigate the unwanted effect of quasiparticle poisoning, that breaks the parity conservation essential for building qubits, evident in the resulting photonic noise. However, our local probe does not enable us to determine whether these signatures have a topologically nontrivial origin. We therefore extend this setup by incorporating a second QD, forming a pnp junction, which enables us to investigate photonic cross-correlations. Our detection scheme allows us to probe the necessary condition for the emergence of MBSs. Furthermore, we compare our results with those obtained from nontopological quasi-MBSs that can mimic MBSs signatures. Within our detection scheme, we identify a tunneling regime that facilitates differentiation between topological MBSs and trivial quasi-MBSs. Furthermore, we propose a novel scattering network model to investigate chiral Majorana edge modes in a two-dimensional HgTe-based quantum well. In particular, we study a network model that varies its Chern number spatially with domains arranged in a chessboard pattern. We examine the scattering processes, the network energy bands, and the density of states, revealing intriguing phenomena related to interference effects. Additionally, we comment on potential conductance properties and the presence of MBSs in vortex cores.Majorana Zustände weisen faszinierende Eigenschaften auf, die sie zu potenziellen Bausteinen für fehlertolerantes topologisches Quantencomputing machen. Trotz signifikanter Fortschritte in experimentellen Methoden und Materialdesigns steht der Nachweis ihrer Existenz jedoch noch aus. Diese Dissertation hat das Ziel, Majorana Zustände in ein- und zweidimensionalen Systemen zu charakterisieren und Systeme vorzuschlagen, die es ermöglichen, ihre Signaturen zu untersuchen und sie klar von trivialen Zuständen zu unterscheiden. Insbesondere erforschen wir die Signaturen von Majorana Anregungen in hybriden Strukturen, die Halbleiter und konventionelle Supraleiter kombinieren. Unsere Untersuchungen bieten einen innovativen Ansatz zur Untersuchung von gebundenen Majorana Zuständen mittels Quantenoptik sowie zur Erforschung chiraler Majorana Moden in einem neuartigen Streunetzwerk. Zunächst analysieren wir gebundene Majorana Zustände mithilfe eines optischen Quantenpunkts, der in einen pn-Übergang eingebettet ist und deren elektronische Niveaus kohärent mit den Majorana Zuständen tunnelgekoppelt sind. Im pn-Übergang werden Photonen mittels Elektron-Loch-Rekombination emittiert, was eine direkte Verbindung zwischen den Spin-Eigenschaften der Majorana Zustände und der Polarisation der emittierten Photonen herstellt. Durch die Untersuchung der Photonenemission können wir zwischen verschiedenen Parameter-Regimen unterscheiden und ihre spezifischen Majorana Signaturen erfassen. Darüber hinaus können wir den unerwünschten Effekt der Quasiteilchen-Verunreinigung untersuchen, der die Erhaltung der Parität verletzt, der wesentlich für die Nutzung als Qubits ist, was sich in dem resultierenden photonischen Rauschen zeigt. Allerdings ermöglicht unsere lokale Sonde nicht die Feststellung, ob diese Signaturen einen topologisch nicht-trivialen Ursprung haben. Deshalb erweitern wir dieses System, indem wir einen zweiten Quantenpunkt integrieren. Der resultierende pnp-Übergang ermöglicht uns die Untersuchung photonischer Kreuzkorrelationen. Unser Detektionsschema erlaubt es uns, die notwendigen Bedingungen für das Auftreten von Majorana Zuständen nachzuweisen. Zudem vergleichen wir unsere Ergebnisse mit denen von nicht-topologischen quasi-Majorana Zuständen, welche die Signaturen von Majorana Zuständen nachahmen können. Dabei identifizieren wir ein spezifisches Tunnelregime, das es ermöglicht, zwischen topologischen Majorana Zuständen und trivialen quasi-Majorana Zuständen klar zu unterscheiden. Darüber hinaus analysieren wir ein neuartiges Streunetzwerkmodell zur Untersuchung chiraler Majorana Moden in einem zweidimensionalen HgTe-basierten Quantentopf. Insbesondere studieren wir ein Netzwerkmodell, dessen Chern Zahl räumlich variiert und in einem Schachbrettmuster angeordnet ist. Wir analysieren die Streuprozesse, die Energiebänder des Netzwerks und die Zustandsdichte und beobachten dabei bemerkenswerte Phänomene, die durch Interferenzeffekte erklärbar sind. Außerdem geben wir einen Ausblick zur Berechnung der elektrischen Leitfähigkeit und kommentieren den Einfluss von Majorana Zuständen in Vortizes
Kontrolle der nativen Defekte in Lichtemittern auf Basis von Gruppe-III-Nitriden
Full text linkThe luminescence efficiency of a light emitter based on III-nitrides, such as GaInN/GaN quantum well, can be influenced by defect-assisted non-radia\-tive recombination, making it a highly sensitive detector of defects with nanometer-scale spatial resolution. This thesis takes advantage of that and investigates the non-radiative carrier lifetime in GaInN/GaN single quantum wells and its relation to the growth condition of each layer in the semiconductor nanostructure. As a first conclusion, thermally activated diffusion of point defects leading to non-radiative recombination is a universal mechanism present during III-nitride growth. Various aspects of the diffusion process are characterized. A forward diffusion is observed in the direction of growth. Diffusion properties of the defect, such as diffusion coefficients, and migration energy are determined. Vacancies are identified as likely the defects that are diffusing, and acting as non-radiative center, with nitrogen vacancies more likely involved. The major sources of vacancies are likely the nucleation layer and the GaN substrate for heteroepitaxy and homoepitaxy, respectively, and the growing surface of subsequent layers are considered potentially secondary sources. As a second conclusion, vacancy diffusion is likely a predominant mechanism related to thermal damage processes observed while growing layers on top of the quantum well, e.g. a p-layer, and activated after growth, e.g. annealing. Alongside this, the formation mechanism of vacancies is study. The combination of both mechanisms, defect diffusion and defect formation, enable to further reduce the non-radiative recombination, i.e. the vacancy density, in the quantum well. Therefore, performance and reliability of light-emitter devices of all emission wavelengths can be improved by properly controlling the native defect diffusion.Die Lumineszenzeffizienz eines Lichtemitters auf Basis von III-Nitriden, wie einem GaInN/GaN-Quantentopf, kann durch defektunterstützte nichtstrah\-lende Rekombination beeinflusst werden, wodurch es zu einem hochempfindlichen Detektor für Defekte mit nanometergenauer räumlicher Auflösung wird. Diese Dissertation nutzt diese Eigenschaft und untersucht die nichtstrahlende Ladungsträgerlebensdauer in einzelnen GaInN/GaN Quantentöpfen sowie deren Zusammenhang mit den Wachstumsbedingungen jeder Schicht in der Halbleiternanostruktur. Als erstes folgt daraus, dass thermisch aktivierte Diffusion von Punktdefekten, die zu nicht-strahlender Rekombination führt, ein universeller Mechanismus während des Wachstums von III-Nitriden ist. Verschiedene Aspekte des Diffusionsprozesses werden charakterisiert. Es wird eine Vorwärtsdiffusion in Wachstumsrichtung beobachtet. Diffusionseigenschaften des Defekts, wie Diffusionskoeffizienten und Migrationsenergie, werden bestimmt. Leerstellen werden als wahrscheinlich die diffundierenden Defekte identifiziert, die als strahlungslose Zentren wirken, wobei Stickstoffleerstellen wahrscheinlicher sind. Die Hauptquellen dieser Leerstellen sind wahrscheinlich die Nukleationsschicht und das GaN-Substrat bei Heteroepitaxie bzw. Homoepitaxie; die wachsende Oberfläche nachfolgender Schichten wird als mögliche sekundäre Quelle betrachtet. Daraufhin zeigt sich, dass Leerstellendiffusion wahrscheinlich ein vorherrschender Mechanismus ist, der mit thermischen Schädigungsvorgängen zusammenhängt, die beim Wa\-chsen von Schichten nach dem Quantentopf beobachtet, z. B. einer p-Schicht, und nach dem Wachstum aktiviert werden können, z. B. durch Annealing. Zusätzlich wird der Entstehungsmechanismus von Leerstellen untersucht. Die Kombination beider Mechanismen – Defektdiffusion und Defektbildung – ermöglicht eine weitere Reduktion der nicht-strahlenden Rekombination, d. h. der Leerstellendichte im Quantentopf. Daher können Leistung und Zuverlässigkeit von Lichtemitter über alle Emissionswellenlängen durch geeignete Kontrolle der nativen Defektdiffusion verbessert werden
Risikobewertung von Hitze – Die Rolle von Temperaturwahrnehmung, Klimawandelwahrnehmung und Informationssuche
Full text linkInfluence of experimental boundary conditions on kinetic models for fire spread prediction
No full textSize Determination of Cadmium Selenide Quantum Dots via Small-Angle X-ray Scattering
Full text linkThe rising demand for quantum dots (QDs) necessitates swift and reliable quality verification methods. This work focuses on the synthesis of organically passivated CdSe core QDs and their comprehensive characterization via UV/Vis spectroscopy, transmission electron microscopy, and small-angle X-ray scattering (SAXS). The aim was to correlate data to ISO/TS 17466 (data standard deviation ~15%) and to validate SAXS as a reliable method for sizing data modeling. This was achieved by obtaining the number-weighted hard-sphere parameter Dn with a relative deviation percentage of 6.9 ± 4.4 %. Additionally, the volume-weighted gyradius Dg, the model-free mode of the pair-distribution function Dmode, and the volume-weighted hard-sphere parameter Dv were derived and expressed as readily applicable tight-binding model functions. This work utilized laboratory SAXS to measure sub-2 nm particles and various bimodal size distributions of mixed particle samples between 2 and 7 nm. The traceable results significantly enhanced the certainty of characterizing such small particles near the instrumental resolution limit. The generalized indirect Fourier transform method consistently identified mean values for bimodal samples, demonstrating SAXS as a viable method. However, individual population modes were only revealed using experimentally weak Lagrange multiplier. Additionally, this work addresses the longevity of colloidal QDs by preserving their size distribution through embedding in epoxy resin, yielding easily manageable casts of great value for various SAXS applications. The method for epoxy resin embedment supports the proof-of-concept of core CdSe nanoparticles as a sub-10 nm standard, although homogenizing cast processing optimizations are necessary to reduce uncertainties. Hence, an alternative design concept for vertical instead of horizontal casting is proposed. Furthermore, it was observed that the surrounding matrix blue-shifts the band edge energy proportional to the number fraction of surface atoms, highlighting the necessity of understanding matrix-dependent sizing data. Surface reconstruction effects are indicated as the main cause, with follow-up experiments proposed for probing the impact of stress by alternating the matrix. Critical factors for establishing a CdSe QD standard from pre-synthesis to post-evaluation are discussed, emphasizing the importance of handling and process unification. These metrological discussions are essential to delimit the size-dependent property range and uncertainty inherent in the quantum dot material itself.Die steigende Nachfrage nach Quantenpunkten (QDs) erfordert schnelle und zuverlässige Qualitätsprüfmethoden. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Synthese von organisch passivierten CdSe-Kern-QDs und ihre umfassende Charakterisierung mittels UV/Vis-Spektroskopie, Transmissionselektronenmikroskopie und Kleiwinkel-Röntgenstreuung (SAXS). Das Ziel besteht darin, die Daten mit ISO/TS 17466 zu vergleichen und SAXS als zuverlässige Methode zur Korrelation von optoelektronischen und dimensionalen Daten zu validieren. Dies wurde erreicht, indem der anzahlgewichtete Hartkugelparameter Dn mit einer relativen Abweichung von 6,9 ± 4,4 % bestimmt wurde. Zusätzlich wurden der volumengewichtete Gyradius Dg, der Modus der modelfreien Paarabstandsfunktion Dmode und der volumengewichtete Hartkugelparameter Dv berechnet und als tight-binding- Modellfunktionen bereitgestellt. In dieser Arbeit wurde ein Laborinstrument für SAXS zur Messung von Sub-2 nm-Partikeln und gemischten Proben mit bimodalen Größenverteilungen zwischen 2 und 7 nm verwendet. Die rückführbaren Ergebnisse erhöhen erheblich das Vertrauen in die Messbarkeit solch kleiner Partikel nahe der instrumentellen Auflösungsgrenze. Die generalisierte indirekte Fourier-Transformationsmethode ergab konsistente Mittelwerte für die bimodalen Proben, was die Zuverlässigkeit von SAXS unterstreicht. Individuelle Populationsmodi wurden jedoch nur mit experimentell gelockerten Lagrange Multiplikatoren aufgedeckt. Darüber hinaus widmet sich diese Arbeit der Haltbarkeit von kolloidalen QDs durch Einbetten in Epoxidharz, was zu leicht handhabbaren Festkörperproben für verschiedene SAXS-Anwendungen führt. Die Ergebnisse bestärken den Einsatz von Kern-CdSe-QDs als Sub-10 nm-Standard. Um verbliebende Unsicherheiten im Herstellungsprozess zu minimieren wird ein alternatives Designkonzept für vertikales Einbetten beschrieben. Eine proportionale Korrelation zwischen dem Einfluss der umgebenden Matrix auf die Bandlückenenergie und dem Anteil der Oberflächenatome wurde festgestellt. Oberflächenrekonstruktionseffekte werden als Hauptursache vermutet. Kritische Faktoren für die Etablierung eines CdSe-QDStandards von der Vorsynthese bis zur Auswertung werden diskutiert. Diese metrologischen Diskussionen sind notwendig, um den inhärenten, größenabhängigen Eigenschaftsbereich des Quantenpunktmaterials und die damit verbundene Unsicherheit präzisier zu definieren
Optimized mix design and fire resistance of geopolymer recycled aggregate concrete under elevated temperatures
Full text linkThis study investigates the performance of fly ash-based geopolymer recycled aggregate concrete (GRAC) as a sustainable alternative to Ordinary Portland Cement (OPC) concrete, focusing on its compressive strength and behavior under high-temperature exposure (150 °C, 300 °C, 600 °C, and 900 °C). The research emphasizes the use of 100 % recycled concrete aggregates as a replacement for natural aggregates, with samples cured at ambient conditions and at 60 °C in an oven. Key factors, including water content and curing conditions, were evaluated to determine their influence on compressive strength and thermal stability. Results indicate that water content is the primary factor governing compressive strength, while recycled aggregates contribute to a secondary but notable effect. GRAC maintained up to 65 % of its initial strength after exposure to 600 °C, though strength degradation and severe cracking occurred at 900 °C. Oven-cured samples showed fewer surface cracks but experienced slightly higher mass loss than room-cured counterparts. This study highlights the potential of GRAC as an environmentally friendly material capable of withstanding moderate thermal conditions, providing significant contributions to green construction practices and the reuse of construction and demolition waste