Digitales Repositorium der BTU Cottbus – Senftenberg
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Einfluss des Völkerrechts auf das Problem der vermissten Personen : das Recht der Familienangehörigen, das Schicksal der vermissten Personen zu erfahren
No full textThe issue of missing persons remains a pressing humanitarian and legal challenge, particularly in post-conflict societies. This dissertation examines the influence of international law on addressing the fate of missing persons, with a specific focus on the right of family members to truth and justice. The study explores the existing legal frameworks, including International Humanitarian Law (IHL) and Human Rights Law (HRL), to assess their effectiveness in ensuring the rights of families to receive information about their missing relatives. It critically analyzes legal ambiguities, the role of international institutions, and the impact of partial ratification of key legal instruments on national responses to the missing persons issue.
Through a comparative approach, the research investigates the legal, political, and institutional obstacles that hinder the resolution of missing person’s cases, with a special emphasis on the Balkans. The study also evaluates the role of civil society organizations in advocating for accountability and truth, assessing their contributions to legal reforms and transitional justice mechanisms. Findings suggest that while international law provides a robust framework for addressing the missing person’s crisis, gaps in implementation and political considerations continue to obstruct progress.
This research contributes to the ongoing discourse on humanitarian law and human rights by proposing recommendations for strengthening legal mechanisms, enhancing international cooperation, and improving the rights of families to truth, justice, and reparation. The dissertation underscores the necessity of depoliticizing the missing persons issue to ensure that humanitarian concerns take precedence over state interests.Das Problem der vermissten Personen stellt nach wie vor eine dringliche humanitäre und rechtliche Herausforderung dar, insbesondere in Nachkriegsgesellschaften. Diese Dissertation untersucht den Einfluss des Völkerrechts auf die Aufklärung des Schicksals vermisster Personen, mit besonderem Schwerpunkt auf dem Recht der Familienangehörigen auf Wahrheit und Gerechtigkeit. Die Studie analysiert die bestehenden Rechtsrahmen, insbesondere das humanitäre Völkerrecht (IHL) und das internationale Menschenrechtsrecht (HRL), um deren Wirksamkeit bei der Sicherstellung des Rechts der Familien auf Informationen über ihre vermissten Angehörigen zu bewerten. Kritisch beleuchtet werden rechtliche Unklarheiten, die Rolle internationaler Institutionen sowie die Auswirkungen der teilweisen Ratifizierung zentraler Rechtsinstrumente auf nationale Maßnahmen im Umgang mit dem Problem der Vermissten.
Mittels eines vergleichenden Ansatzes untersucht die Forschung die rechtlichen, politischen und institutionellen Hindernisse, die die Aufklärung von Vermisstenfällen behindern, mit besonderem Fokus auf die Balkanstaaten. Darüber hinaus wird die Rolle der zivilgesellschaftlichen Organisationen bei der Förderung von Rechenschaftspflicht und Wahrheit bewertet, insbesondere hinsichtlich ihres Beitrags zu Rechtsreformen und Mechanismen der Übergangsjustiz. Die Ergebnisse zeigen, dass das Völkerrecht zwar einen soliden Rahmen zur Bewältigung der Vermisstenproblematik bietet, Defizite in der Umsetzung und politische Einflussnahmen jedoch weiterhin den Fortschritt behindern.
Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur aktuellen wissenschaftlichen Debatte über humanitäres Völkerrecht und Menschenrechte, indem sie Empfehlungen zur Stärkung rechtlicher Mechanismen, zur Verbesserung der internationalen Zusammenarbeit und zur Gewährleistung der Rechte der Familien auf Wahrheit, Gerechtigkeit und Wiedergutmachung formuliert. Die Dissertation unterstreicht die Notwendigkeit, die Vermisstenproblematik zu entpolitisieren, um sicherzustellen, dass humanitäre Anliegen Vorrang vor staatlichen Interessen erhalten
Dynamic simulations and experimental investigations for the development of a high-temperature Carnot battery
No full textDie Energiewende erfordert flexible, effiziente und wirtschaftlich tragfähige Speicherlösungen, um den stetig wachsenden Anteil erneuerbarer Energien systemdienlich zu integrieren. Carnot-Batterien (CB) bieten hierfür ein vielversprechendes Konzept zur sektorenübergreifenden Speicherung elektrischer Energie in Form thermischer Energie mit anschließender Rückverstromung. Insbesondere Hochtemperatur-Carnot-Batterien (HTCB) mit Speichertemperaturen über 1.000 °C zeichnen sich durch hohe Energiedichten, ein hohes exergetisches Potenzial und eine kostengünstige Systemarchitektur aus leicht verfügbaren Speichermaterialien aus. Die vorliegende Arbeit widmet sich der Entwicklung, experimentellen Untersuchung und dynamischen Simulation eines solchen HTCB-Systems.
Hierzu wird ein neuartiger Hochtemperaturspeicher (HTS) mit horizontaler Durchströmung und integrierter elektrischer Beladung entworfen, der Beladetemperaturen bis 1.200 °C erreicht und eine thermische Kapazität von etwa 10 MWh aufweist. Die Rückverstromung erfolgt über einen extern beheizten Gasturbinenprozess mit einer Mikrogasturbine im elektrischen Leistungsbereich von 30 kW. Unter Voraussetzung eines atmosphärisch betriebenen HTS erweist sich diese Prozessführung im stationären und thermodynamischen Vergleich zu alternativen Gasturbinenprozessen als besonders geeignet. Im experimentellen Betrieb wird eine 45-stündige Rückverstromung der zuvor im HTS gespeicherten thermischen Energie demonstriert. Dabei werden elektrische Wirkungsgrade von bis zu 16,5 % sowie Gesamtwirkungsgrade von bis zu 60,0 % unter Berücksichtigung der ausgespeisten Wärme gemessen.
Im Fokus der Arbeit liegt die Entwicklung eines flexiblen und physikalisch-deterministischen Simulationsmodells der HTCB, das alle wesentlichen Komponenten auch im Off-Design abbildet. Unter anderem wird für die dynamische Modellierung des HTS und der Wärmeübertrager ein innovativer numerischer Ansatz zur Berücksichtigung der Wandtemperaturprofile entwickelt. Die Parametrisierung und der Abgleich mit umfangreichen experimentellen Messdaten ermöglichen eine Anpassung und Validierung des Gesamtmodells der HTCB. Das Ergebnis ist ein digitaler Zwilling der Versuchsanlage, der realitätsnah das dynamische Systemverhalten abbildet und als Grundlage für die Betriebs- und Designoptimierung der HTCB dient. Mit der aufgezeigten Drehzahloptimierung der Mikrogasturbine und dem entwickelten Beladungsmanagement des HTS lassen sich mit der Versuchsanlage elektrische Round-Trip Efficiencies von 14,1 % und Gesamtwirkungsgrade von 61,9 % im PV-Strom geführten Tageszyklus erzielen.
Abschließend wird die Skalierung der HTCB auf industrielle Maßstäbe untersucht. Für HTS-Systeme mit einer Speicherkapazität von 140 MWh in Kombination mit einer Gasturbine im elektrischen Leistungsbereich von 1,8 MW werden eine elektrische Round-trip Efficiency von etwa 29 % und Gesamtwirkungsgrade bis 84 % prognostiziert.The energy transition requires flexible, efficient, and economically viable storage solutions to integrate the steadily growing share of renewable energy in a system-compatible manner. Carnot batteries (CB) offer a promising concept for cross-sectoral storage of electrical energy in the form of thermal energy with subsequent reconversion to electricity. In particular, high-temperature Carnot batteries (HTCB) with storage temperatures above 1000 °C are characterized by high energy density, high exergetic potential, and a cost-effective system architecture based on readily available storage materials. This work focuses on the development, experimental investigation, and dynamic simulation of such an HTCB system.
A novel high-temperature thermal energy storage (HTS) with horizontal flow and integrated electrical charging is designed for this purpose. It reaches charging temperatures of up to 1200 °C and has a thermal capacity of approximately 10 MWh. The reconversion to electricity is realized via an externally heated gas turbine process using a micro gas turbine with a nominal electrical power of 30 kW. Assuming atmospheric operation of the HTS, this process configuration proves particularly suitable compared to alternative gas turbine processes in steady-state and thermodynamic analyses. In experimental operation, reconversion of the previously stored thermal energy is demonstrated for 45 hours. Electrical efficiencies of up to 16,5 % and overall efficiencies of up to 60,0 %, including the extraction of useful heat, are achieved.
The core of this work is the development of a flexible and physically deterministic simulation model of the HTCB that captures all major components, including their off-design behavior. Among other contributions, an innovative numerical approach is developed to dynamically model wall temperature profiles in the HTS and heat exchangers. The model is parameterized and validated using extensive experimental data. The result is a digital twin of the pilot plant that realistically reflects the dynamic system behavior and serves as a basis for operational and design optimization. With the implemented speed optimization of the micro gas turbine and the developed charging strategy for the HTS, electrical round-trip efficiencies of 14,1 % and overall efficiencies of 61,9 % can be achieved in a PV-driven daily operation cycle.
Finally, the scale-up of the HTCB system to industrial scale is analyzed. For HTS systems with a storage capacity of 140 MWh combined with a gas turbine of 1,8 MW electrical output, electrical round-trip efficiencies of approximately 29 % and overall efficiencies of up to 84 % are projected
Mathematische Analyse, Entwurf und Validierung eines differentiellen Mischers mit hohem Dynamikbereich und geringem Rauschen unter Verwendung von SiGe-Mikrowellen Transistoren
No full textThe limits imposed by the wireless environment require the designer to consider noise, linearity, and power consumption. Bipolar technology has been the most appealing silicon technology due to its high-speed performance and well-engineered base parasitics. Its high transition frequency and low base resistance have resulted in remarkable noise performance. These advantages, combined with scaling flexibility, have made bipolar devices the fundamental component of silicon RF front-ends. With the growing demand for high-performance wireless applications from satellite and radar systems to 5G infrastructure, there is a strong need for advanced mixer architectures that can deliver high isolation, gain, and low noise across wide frequency ranges. The purpose of this dissertation was to describe the differential mixer and its mathematical properties in terms of gain and noise figure, and to explore further optimizations. In fact, it turned out that the mixer design was greatly improved in terms of both the noise figure and the intercept point. The active double-balanced down-conversion mixer is built on SiGe technology. The circuit exhibits significant improvement in terms of the mixer’s other performance parameter metrics.
This dissertation presents a novel SiGe HBT-based differential double-balanced down-conversion mixer featuring significantly enhanced conversion gain, noise performance, linearity, dynamic range, and port-to-port isolation. Compared to existing designs, this mixer delivers outstanding performance, achieving a single-sideband (SSB) noise figure of 7 dB ± 0.4 dB, a conversion gain of 12 dB ± 1 dB, and exceptional isolation metrics RF-to-IF isolation greater than 35 dB, with LO-to-RF and LO-to-IF isolation exceeding 50 dB across the 0.5 GHz to 1.8 GHz frequency range. Furthermore, it has an Input third-order intercept point (IP3) of +4.7 dBm, an output third-order intercept point (OIP3) of +15 dBm, and a 1 dB compression point of –8 dBm. This high-performance down-conversion double-balanced mixer integrates several state-of-the-art innovations. A transformer-free single-ended-to-differential conversion enhances efficiency and eliminates unnecessary components at the RF stage. The dual-feedback linearization technique optimizes impedance matching while suppressing nonlinear distortion, ensuring superior linearity. Additionally, symmetrical active device layout and advanced multilayer PCB technology significantly mitigate LO-to-RF feedthrough, reducing crosstalk and maximizing port-to-port isolation.
These advancements collectively result in a highly efficient, low-noise, and exceptionally linear mixer architecture, setting a new benchmark in SiGe HBT-based mixer technology rather than relying on noisy CMOS technology. Due to its higher fabrication complexity, lower yield at advanced nodes, and the necessity for more complicated design tactics in high-frequency applications, CMOS technology in small quantities is ultimately more costly than SiGe HBT-based designs. Although CMOS excels in low-power applications and large-scale digital integration, SiGe HBT remains a reasonably affordable option for high-performance RFDie durch drahtlose Umgebungen gesetzten Grenzen erfordern von Entwicklern die Berücksichtigung von Rauschverhalten, Linearität und Energieverbrauch. Bipolare Technologien haben sich aufgrund ihrer Hochgeschwindigkeitsleistung und optimierten Basisparasitiken als besonders attraktive Siliziumtechnologie erwiesen. Ein hoher transitfrequenz sowie ein niedriger Basiswiderstand führen zu exzellentem Rauschverhalten. Diese Vorteile, kombiniert mit der Skalierbarkeit, machen bipolare Bauelemente zu einer Schlüsselkomponente moderner Silizium-RF-Frontends. Mit dem wachsenden Bedarf an Hochleistungs-Wireless-Anwendungen – von Satelliten- und Radarsystemen bis hin zur 5G-Infrastruktur steigt die Nachfrage nach fortschrittlichen Mischerarchitekturen, die hohe Isolation, Verstärkung und geringe Rauschwerte über einen weiten Frequenzbereich ermöglichen.
Ziel dieser Dissertation war es, den Differenzmischer und seine mathematischen Eigenschaften hinsichtlich Verstärkung und Rauschmaß zu analysieren und weitere Optimierungsmöglichkeiten zu untersuchen. Der aktive, doppelt balancierte Abwärtsmischer basiert auf SiGe-Technologie und zeigt signifikante Verbesserungen bei weiteren wichtigen Leistungsparametern. Diese Arbeit stellt einen neuartigen differenziellen, doppelt balancierten Abwärtsmischer auf Basis von SiGe-HBTs vor, der eine signifikant verbesserte Umwandlungsverstärkung, Rauschleistung, Linearität, Dynamikbereich sowie Port-zu-Port-Isolation bietet. Im Vergleich zu bestehenden Designs erreicht dieser Mischer herausragende Leistungswerte: eine Single-Sideband-Rauschzahl (SSB) von 7 dB ± 0,4 dB, einen Umwandlungsgewinn von 12 dB ± 1 dB sowie exzellente Isolationswerte – eine RF-zu-IF-Isolation von über 35 dB sowie LO-zu-RF- und LO-zu-IF-Isolationen von jeweils über 50 dB im Frequenzbereich von 0,5 bis 1,8 GHz. Darüber hinaus weist der Mischer einen Eingangs-Drittordnungs-Abfangpunkt (IP3) von +4,7 dBm, einen Ausgangs-IP3 von +15 dBm und einen 1-dB-Kompressionspunkt von –8 dBm auf. Der Mischer integriert mehrere moderne Innovationen: Eine transformatorfreie Single-Ended-zu-Differential-Konversion erhöht die Effizienz und reduziert Bauteile im HF-Zweig. Die duale Rückkopplungs-Linearisierung verbessert die Impedanzanpassung und unterdrückt nichtlineare Verzerrungen – für eine exzellente Linearität. Darüber hinaus minimieren eine symmetrische Anordnung aktiver Bauelemente sowie fortschrittliche Multilayer-PCB-Technologie die LO-zu-RF-Durchkopplung, verringern Übersprechen und maximieren die Port-zu-Port-Isolation.
Das Ergebnis ist eine effiziente, rauscharme und lineare Mischerarchitektur, die neue Maßstäbe in der SiGe-HBT-Technologie setzt. Im Vergleich zu CMOS – das in kleinen Stückzahlen aufgrund hoher Komplexität und niedriger Ausbeute kostspieliger ist – bietet SiGe-HBT bei RF- und Analogschaltungen überlegene Leistung zu geringeren Kosten
Die Rolle der organisationsübergreifenden Zusammenarbeit für die Resilienz : eine Analyse von organisationalen Prozessen, Strategien, Praktiken und Quellen
No full textThis dissertation examines the influences of inter-organizational cooperation on resilience and its implementation. Recent events like the COVID-19 pandemic and the Russia-Ukraine war have underscored the importance of organizational resilience. Yet there is still a need in organizational resilience research for multifaceted and empirical studies on the relationships between the resilience process, resilience capabilities and resources, other related sources of resilience, and the various resilience outcomes. In particular, research on the proactive phase of the resilience process – also known as strategic resilience – is still in its early stages. Inter-organizational cooperation, which spans multiple levels of analysis, offers a promising approach to filling these gaps, even though its role for resilience remains underexplored. Furthermore, from a practical perspective, it is known that firms form alliances in times of crisis as well as innovation-related partnerships during renewal processes.
To address these issues and to provide a holistic and interdisciplinary approach for explaining the building and implementation of resilience, this thesis employed both theoretical and practical methods within its research design. It begins with a narrative literature review that conceptualizes inter-organizational resilience as outlined in the first publication, drawing on interdisciplinary scientific scholars. This is followed by a desk research method in the second publication, to deepen the understanding and practical relevance of aforementioned conceptualizations. Furthermore, this thesis examined the subject through case studies, including 22 in-depth narrative interviews and various secondary data sources, with two different foci in the third and fourth publications.
The findings contribute to resilience research by developing a conceptual multi-level resilience framework that illustrates the dynamics of inter-organizational cooperation across the phases of anticipation, coping, and adaptation, highlighting the importance of capabilities and resources as key resilience sources. Second, it identifies interorganizational cooperation as a crucial strategy during crises, highlighting specific outcome trajectories. Third, it links proactive resilience to a holistic innovation strategy mix, showing how inter-organizational diversity, intra-organizational participation, and integrative learning processes contribute to building proactive resilience resources and capabilities. Fourth, the thesis demonstrates how cooperation projects between established firms and start-ups are implemented as practical measures to enhance proactive resilience, emphasizing the critical role of relationship quality. Collectively, these contributions provided insights into how inter-organizational cooperation strengthens resilience processes, capabilities, and resources, offering strategies and practices for achieving resilience outcomes.Diese Dissertation untersucht den Einfluss der Zusammenarbeit zwischen Organisationen auf die Resilienz und deren Umsetzung. Ereignisse wie die COVID-19 Pandemie und der russisch-ukrainische Krieg haben die Bedeutung von organisationaler Resilienz unterstrichen. Gleichzeitig besteht in der organisationalen Resilienzforschung noch Bedarf an vielschichtigen Untersuchungen und empirischen Studien zu den Beziehungen zwischen Resilienzprozess, -fähigkeiten und -ressourcen, anderen verwandten -quellen und verschiedenen -auswirkungen. Insbesondere die Forschung zur proaktiven Phase des Resilienzprozesses befindet sich in einem frühen Stadium. Ein relevanter Ansatz zur Schließung dieser Lücke ist die organisationsübergreifende Zusammenarbeit auf mehreren Analyseebenen, da deren Rolle für Resilienz noch wenig erforscht ist. Aus der Praxis ist zudem bekannt, dass Unternehmen in Krisenzeiten Innovationskooperationen für Erneuerungsprozesse eingehen.
Um diese Aspekte zu beleuchten und einen ganzheitlichen und interdisziplinären Ansatz zur Erklärung des Aufbaus und der Umsetzung von Resilienz zu bieten, wurden in dieser Arbeit theoretische wie praktische Methoden angewandt. Die Arbeit beginnt mit einer narrativen Literaturrecherche, die das Konzept der organisationsübergreifenden Resilienz auf der Grundlage interdisziplinärer wissenschaftlicher Erkenntnisse in der ersten Publikation entwickelt. Darauf folgt in der zweiten Studie eine Desk-Research-Methodik, um Verständnis und Praxisrelevanz der Ergebnisse zu vertiefen. Zudem wird das Forschungsthema anhand von Fallstudien mit 22 narrativen Interviews und verschiedenen Sekundärdatenquellen mit zwei unterschiedlichen Schwerpunkten in der dritten und vierten Publikation untersucht.
Die Ergebnisse leisten einen Beitrag zur Resilienzforschung, indem sie einen konzeptionellen Mehrebenenrahmen für Resilienz entwickeln, der die Dynamik der Zusammenarbeit zwischen Organisationen in den Phasen der Antizipation, Bewältigung und Anpassung aufzeigt und die Bedeutung von Fähigkeiten und Ressourcen als wichtige Resilienquellen hervorhebt. Zweitens stellt die organisationsübergreifende Zusammenarbeit eine entscheidende Strategie in Krisen dar, wobei spezifische Vorgehensweisen aufgezeigt werden. Drittens wird die Verbindung zwischen proaktiver Resilienz und einem ganzheitlichen Innovationsstrategie-Mix hergestellt, indem gezeigt wird, wie organisationsübergreifende Diversität, unternehmensinterne Partizipation und integrative Lernprozesse zum Aufbau von Resilienzressourcen und -fähigkeiten beitragen. Viertens wird gezeigt, wie Kooperationsprojekte zwischen etablierten Unternehmen und Start-ups als praktische Maßnahme zur Steigerung proaktiver Resilienz funktionieren, wobei die Rolle der Beziehungsqualität hervorgehoben wird. Diese Beiträge bieten Einblicke, wie organisationsübergreifende Zusammenarbeit Resilienzprozesse, -fähigkeiten und -ressourcen stärkt und liefern Strategien und Praktiken zur Umsetzung von Resilienz
Activation of nitrogen-modified carbon materials with KOH : investigations into the pore-formation process and nitrogen release
No full textIn dieser Arbeit wurden der Aktivierungsprozess und der Stickstoffaustrag während der KOH-Aktivierung stickstoffmodifizierter Kohlenstoffmaterialien untersucht, um die spezifischen und synergistischen Beiträge von Stickstoff und KOH zur Porositätsbildung in diesen Materialien zu klären. Hierfür wurden geeignete Referenzsysteme aus verschiedenen Kohlenstoffquellen (Cellulose und Phenolharz) hergestellt, bei denen Syntheseparameter wie der Harnstoffgehalt, die KOH-Konzentration und die Karbonisierungstemperatur systematisch variiert wurden. Es wurde festgestellt, dass eine Erhöhung des Harnstoffgehalts in der Synthesemischung zu einem höheren Stickstoffgehalt in den Charcoals führt – ein Effekt, der bei cellulosebasierten Materialien ausgeprägter ist.
Die KOH-Aktivierung führte, unabhängig von der verwendeten Kohlenstoffquelle, zu einem erheblichen Stickstoffaustrag. Bei hohen KOH-Konzentrationen (> 10 M) war kein Stickstoff mehr im Material nachweisbar, was eng mit der Bildung einer ausgeprägten Porosität zusammenhängt. Allerdings zeigte sich, dass der Gewinn an Porenvolumen durch den Austrag stickstoffhaltiger Spezies relativ gering ist. Stickstoff wirkt hauptsächlich als Katalysator für Redoxreaktionen zwischen KOH bzw. dessen Zersetzungsprodukten und Kohlenstoff, indem er die Bildung von K₂CO₃ begünstigt. Diese Kaliumspezies können die graphitische Struktur des Materials zerstören und zusätzliche chemische Prozesse unterstützen, was zu einer intensiveren Aktivierung führt.
Die Bildung von K₂CO₃ ist stark vom Stickstoffgehalt abhängig und wurde ausschließlich bei Kohlenstoffen beobachtet, die mit einer Kombination aus hoher KOH-Konzentration und hohem Stickstoffgehalt hergestellt wurden. Im Gegensatz dazu führte eine Kombination aus hoher KOH-Konzentration und niedrigem Stickstoffgehalt nicht zur Bildung von K₂CO₃, was darauf hinweist, dass die chemischen Wechselwirkungen des Kaliums in diesem Szenario eine untergeordnete Rolle bei der Porositätsbildung spielen. In solchen Fällen erfolgt die Aktivierung des Materials primär über Redoxreaktionen, bei denen Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO₂) als Reaktionsprodukte entstehen. Diese Redoxreaktionen bewirken eine Umstrukturierung des Materials, jedoch ohne eine signifikante Veränderung der graphitischen Struktur durch Kaliumspezies. Anderseits ist die hohe KOH-Konzentration entscheidend für die Bereitstellung von Kaliumverbindungen, die gezielt in die Schichtstruktur des Materials eindringen und diese effektiv aufbrechen.This study investigated the activation process and nitrogen release during the KOH activation of nitrogen-modified carbon materials, with the aim of clarifying the specific and synergistic contributions of nitrogen and KOH to porosity formation. For this purpose, suitable reference systems were prepared from different carbon sources (cellulose and phenolic resin), in which synthesis parameters such as urea content, KOH concentration, and carbonisation temperature were systematically varied. It was found that increasing the urea content in the synthesis mixture leads to a higher nitrogen content in the resulting charcoals—an effect that is more pronounced in cellulose-based materials.
KOH activation resulted in significant nitrogen removal, regardless of the carbon source. At high KOH concentrations (>10 M), no nitrogen was detectable in the material, which is closely associated with the development of pronounced porosity. However, the increase in pore volume attributable to the removal of nitrogen-containing species was found to be relatively small. Instead, nitrogen primarily acts as a catalyst for redox reactions between KOH (or its decomposition products) and carbon by promoting the formation of K₂CO₃. These potassium species can disrupt the graphitic structure of the material and support additional chemical processes, leading to more intensive activation.
The formation of K₂CO₃ strongly depends on the nitrogen content and was observed exclusively in carbons produced with both high KOH concentrations and high nitrogen contents. In contrast, combining a high KOH concentration with a low nitrogen content did not produce K₂CO₃, indicating that potassium-related chemical interactions play only a minor role in porosity formation under these conditions. In such cases, activation occurs primarily via redox reactions that generate carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO₂) as reaction products. These reactions restructure the material but do not significantly alter its graphitic structure through potassium species. Nevertheless, high KOH concentrations remain crucial for supplying potassium compounds capable of penetrating the layer structure of the material and effectively breaking it down
Autonome Integritätsüberwachung von Handzeichen im Straßenverkehr
No full textSensor enabled smart vehicles are predicted to succeed beyond human capabilities, thereby eliminating handling errors intrinsic to human driving. Driverless vehicles must be capable of detecting and responding to exaggerated ad hoc bodily movements that humans use to maintain road traffic safety. These nonverbal communication cues may be used to ease traffic flow, control infotainment systems or restore minimal risk conditions. The integration of sensor fusion techniques and high-quality benchmark datasets coupled to high throughput general purpose graphics processing units is spawning complex heavyweight algorithms useful for traffic scene understanding. These advanced methods are expensive in terms of costs related to hardware, software and energy consumption. Yet, the autonomous vehicle lacks the ability to participate in gestural exchanges. Following extensive evaluations of recent technological advancements in gesture detection and recognition in dynamic traffic environments, a new communication technology has been created for interaction between autonomous and traditional vehicles at unsignalized four-way intersections. This system operates without relying on most conventional navigation sensors and algorithms, allowing autonomous vehicles to communicate with traditional vehicles at intersections through in-vehicle traffic lights that utilize fuzzy logic. The algorithm implemented on low-cost microcontrollers can disperse road traffic and also perform extended blind spot detection. A single sensor is utilized, which remains largely unaffected by adverse weather conditions. The system requires no internet connectivity. It also avoids the need for large scale or long-term data storage, such as the driving cloud platform, ensuring backward compatibility with traditional vehicles. Simulations were conducted based on the order and direction of arrival at three junctions. Results have shown that autonomous vehicles at four-legged intersections, can now communicate with human drivers at a much lower cost achieving precise location classification and lane dispersion in under 30 seconds. This pioneering innovation presents an opportunity to turn every four-way intersection into a signalized junction at zero cost to governments.Es wird prognostiziert, dass intelligente Fahrzeuge, die mit Sensoren ausgestattet sind, über die menschlichen Fähigkeiten hinausgehen und dadurch die dem menschlichen Fahren innewohnenden Bedienungsfehler beseitigen. Fahrerlose Fahrzeuge müssen in der Lage sein, übertriebene Ad-hoc-Körperbewegungen, die Menschen zur Aufrechterhaltung der Sicherheit im Straßenverkehr einsetzen, zu erkennen und darauf zu reagieren. Diese nonverbalen Kommunikationshinweise können genutzt werden, um den Verkehrsfluss zu erleichtern, Infotainmentsysteme zu steuern oder den Zustand des minimalen Risikos wiederherzustellen. Die Integration von Sensorfusionstechniken und qualitativ hochwertigen Benchmark-Datensätzen in Verbindung mit Hochleistungs-Grafikprozessoren bringt komplexe, schwergewichtige Algorithmen hervor, die für das Verständnis von Verkehrsszenen nützlich sind. Diese fortschrittlichen Methoden sind teuer in Bezug auf die Kosten für Hardware, Software und Energieverbrauch. Dem autonomen Fahrzeug fehlt jedoch die Fähigkeit, sich am Austausch von Gesten zu beteiligen. Nach einer umfassenden Bewertung der jüngsten technologischen Fortschritte bei der Gestenerkennung in dynamischen Verkehrsumgebungen wurde eine neue Kommunikationstechnologie für die Interaktion zwischen autonomen und herkömmlichen Fahrzeugen an unsignalisierten Kreuzungen mit vier Richtungen entwickelt. Dieses System kommt ohne die meisten herkömmlichen Navigationssensoren und -algorithmen aus und ermöglicht autonomen Fahrzeugen die Kommunikation mit herkömmlichen Fahrzeugen an Kreuzungen durch bordeigene Ampeln, die mit Fuzzy-Logik arbeiten. Der auf kostengünstigen Mikrocontrollern implementierte Algorithmus kann den Straßenverkehr aufteilen und auch eine erweiterte Erkennung des toten Winkels durchführen. Es wird ein einziger Sensor verwendet, der von widrigen Wetterbedingungen weitgehend unbeeinflusst bleibt. Das System benötigt keine Internetverbindung. Außerdem ist keine groß angelegte oder langfristige Datenspeicherung erforderlich, wie z. B. bei der Driving Cloud Platform, so dass die Abwärtskompatibilität mit herkömmlichen Fahrzeugen gewährleistet ist. Die Simulationen wurden auf der Grundlage der Reihenfolge und Richtung der Ankunft an drei Kreuzungen durchgeführt. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass autonome Fahrzeuge an vierspurigen Kreuzungen jetzt mit viel geringeren Kosten mit menschlichen Fahrern kommunizieren können, indem sie in weniger als 30 Sekunden eine präzise Standortbestimmung und Fahrspuraufteilung vornehmen. Diese bahnbrechende Innovation bietet die Möglichkeit, jede vierspurige Kreuzung in eine signalisierte Kreuzung umzuwandeln, und zwar zum Nulltarif für die Behörden
Lonely children and adolescents are less healthy and report less social support : a study on the effect of loneliness on mental health and the moderating role of social support
No full textLoneliness among children and adolescents has been increasingly recognized as a public health issue, for example, because of its associations with mental health problems. Nevertheless, there is a lack of evidence regarding the links between loneliness and mental health and the potential buffering role of social support. Thus, this study aims to investigate the prevalence of loneliness among children and adolescents in Germany and its associations with mental health. Furthermore, we analyze whether social support is negatively correlated with loneliness and mental health problems and whether it acts as a moderator of the association between loneliness and mental health issues. This study analyzed data from the Health Behavior in School-aged Children (HBSC) survey in Germany in 2022, which included 6,475 students aged 11, 13, and 15 years (girls: 50,6%, Mage = 13,4, SD = 1,7). Loneliness was measured via the University of California–Los Angeles Scale (UCLA) and a single-item measure. The mental health indicators included subjective health, life satisfaction, and multiple psychosomatic complaints. Social support from family, teachers, and classmates was assessed. Chi-square tests, t tests, logistic regressions, and moderation analyses were conducted. A total of 17.2% of the students reported high levels of loneliness. Compared with boys, girls and gender diverse students reported higher rates of loneliness. High levels of loneliness were strongly linked to poorer subjective health (OR = 5.56, p <.001), lower life satisfaction (OR = 7.32, p <.001), and increased psychosomatic complaints (OR = 7.38, p <.001). High social support from family, teachers, and students was associated with reduced loneliness and better mental health outcomes. Teacher support in grades 7 and 9 buffered the effect of loneliness on multiple psychosomatic complaints. The findings highlight that loneliness is a prevalent phenomenon among children and adolescents and is strongly associated with mental health issues. Greater social support is linked to reduced loneliness and better mental health, so targeted interventions to promote social support in schools and families are needed to address loneliness. Future research should explore longitudinal relationships and further elucidate the mechanisms underlying these associations
Hot forming behavior of tungsten carbide reinforced Ni-based superalloy 625 additively manufactured by laser directed energy deposition
No full textThe demands of high-performance industries such as aerospace, automotive, tool manufacturing, oil, and gas industries are driving the innovation in high-performance materials and their production methods. This study explores the impact of hybrid manufacturing, specifically the effect of the addition of tungsten carbide (WC/W2C) via Laser-Directed Energy Deposition (L-DED), on the hot workability, hardness, and microstructure of nickel-based superalloy Inconel 625 (IN625). IN625 is known for its high temperature and high corrosion resistance, and tungsten carbide for its high wear resistance and grain refinement effect. The integration of WC/W2C particles into the IN625 matrix, in addition to the use of the hybrid approach of additive manufacturing followed by a hot–forming process, significantly influences the microstructure and mechanical behavior of the material. Thus, while incorporation of the WC/W2C can strengthen the material and extend the mechanical limitations, its full impact, including any potential usages, should be thoroughly evaluated for the intended application of the materials. To understand the effect of WC/W2C, additive manufacturing of IN625 both with and without WC/W2C and isothermal hot compression was carried out. The objective is to analyze the differences in microstructure and properties between L-DED manufactured IN625, and WC-reinforced IN625, and their hot-forming behavior, focusing on the effects of WC addition and post-deformation on microstructure and mechanical properties. This work represents the first investigation into the effect of WC/W2C hard particles on the hot-forming process of additively manufactured Ni-based metal matrix composites
Physikbasierte Trap-Modellierung von GaN-HEMTs
No full textGallium nitride (GaN) high-electron-mobility transistors (HEMTs) have emerged as the preferred choice for telecommunication system designs, owing to their superior power levels compared to their silicon counterparts, especially at high frequencies and in harsh environments. Despite these advantages, reliable GaN HEMTs have been impeded by challenges such as electron trapping, which significantly impairs transistor functionality. Accurately modeling these effects is essential for the successful deployment of GaN-based designs. Over the past 15 years, the focus has been on empirical models suitable for circuit design. These models often result in a disconnect between modeling and technological advancements, thereby limiting further optimization of device performance. This study presents a novel trap model for GaN HEMTs that combines accuracy with physical principles. The model is broadly applicable, enabling the simulation of current collapse and knee walkout under various bias conditions, and is adaptable to RF applications with exceptional accuracy, through different trap-circuit configurations. The first model configuration is effective in simulating small- and large-signal continuous-wave (CW) RF measurements. It accurately mimics the slow response of electrons in traps to voltage reductions, ensuring efficient performance in simulations where traps maintain a steady state. Its accuracy has been validated through multiple measurements, including pulsed IV, S-parameter measurements, RF power sweeps, and load pull contours. Its development was enhanced by integrating experimental data and theoretical insights, which improved its accuracy and facilitated the development of additional analytical tools, such as statistical and compact modeling for trap localization. The second configuration is advantageous for pulsed RF and switching applications, as well as high-temperature environments. This configuration enables precise characterization of the swift capture time constant, a capability previously unattainable with conventional measurement techniques. Its development followed a systematic approach, beginning with the characterization of trap levels within the band gap of the devices, followed by the application of TCAD simulations to locate the position of traps and assess their impact on device performance. Ultimately, the second trap model configuration incorporates Shockley-Read-Hall (SRH) statistics to model temperature- and bias-dependent trapping, aiming to simulate the slow gate-induced trapping observed in rugged GaN-based low-noise amplifiers (LNAs). The inclusion of SRH statistics addresses significant challenges in GaN HEMT trap modeling.Galliumnitrid (GaN) High-Electron-Mobility-Transistoren (HEMT) haben sich als vorteilhaft für die Entwicklung von Telekommunikationssystemen herausgestellt, da sie im Vergleich zu Silizium eine höhere Leistung aufweisen, insbesondere bei hohen Frequenzen und in rauen Umgebungen. Trotz dieser Vorteile wird die Zuverlässigkeit von GaN-HEMTs durch Probleme wie Elektroneneinfang in Traps behindert, welches die Transistorfunktion erheblich beeinträchtigt. Die genaue Modellierung dieser Effekte ist für den erfolgreichen Einsatz in GaN-basierten Schaltungen unerlässlich. In den letzten 15 Jahren lag der Schwerpunkt auf empirischen Modellen. Diese Modelle führen häufig zu einer Diskrepanz zwischen der Modellierung und dem realen Verhalten infolge der technologischen Fortschritte, was die weitere Optimierung der Bauelementleistung einschränkt. In dieser Studie wird ein neuartiges Trap-Modell für GaN-HEMTs vorgestellt, das Genauigkeit mit physikalischen Prinzipien verbindet. Das Modell ist vielfältig anwendbar und ermöglicht die Simulation des Stromkollapses und des Knee-walkouts bei verschiedenen Vorspannungsbedingungen. Es ist durch unterschiedliche Modellkonfigurationen mit hoher Genauigkeit für spezielle HF-Anwendungen anpassbar. Die erste Modellkonfiguration eignet sich für die Simulation von HF-Messungen mit kleinen und großen Signalen im Dauerstrichbetrieb. Sie ahmt die langsame Reaktion von Elektronen in Traps auf Spannungsreduzierungen genau nach und gewährleistet eine effiziente Beschreibung des elektrischen Verhaltens, wenn die Traps ihren Ladezustand beibehalten. Die Modellgenauigkeit wurde durch mehrere Messungen überprüft, darunter durch gepulste Strom-Spannungs- und S-Parameter-Messungen, HF-Leistungsvariations- und Load-Pull Kontur-Messungen. Die zweite Modellkonfiguration ist vorteilhaft für gepulste HF- und Schaltanwendungen sowie für Hochtemperaturumgebungen. Diese Konfiguration ermöglicht eine präzise Beschreibung der schnellen Einfangzeitkonstante der Traps, eine Fähigkeit, die bisher bei konventionellen Messtechniken nicht verfügbar war. Die Entwicklung folgte einem systematischen Ansatz, beginnend mit der Charakterisierung der Trapenniveaus innerhalb Bandlücke der Halbleiterbauelemente, gefolgt von der Anwendung von TCAD-Simulationen zur räumlichen Lokalisierung der Traps und zur Bewertung ihrer Auswirkungen auf die Bauelementfunktion. Letztendlich beinhaltet die zweite Modellkonfiguration die Shockley-Read-Hall(SRH)-Statistik, um temperatur- und vorspannungsabhängiges Trapping zu modellieren, mit dem Ziel, das langsame Gate-induzierte Trapping zu simulieren, das in robusten rauscharmen GaN-Verstärkern (LNAs) beobachtet wird. Durch die Einbeziehung der SRH-Statistik wird den erheblichen Herausforderungen bei der Modellierung von GaN-HEMT-Traps entsprochen
The major zymogen granule membrane glycoprotein 2 as switch for host specificity and individuality of intestinal infections
No full textDas zymogene Granulamembranglykoprotein 2 (GP2) wird hauptsächlich in den Acinuszellen des Pankreas und auf den M-Zellen der Peyer-Plaques im Dünndarm exprimiert. Bakterien sind in der Lage, mittels Typ 1-Fimbrien (T1F) an Zuckerreste des GP2 und somit auch an Darmzellen zu binden. Das im Pankreas sezernierte und in den Darm ausgeschiedene GP2 kann demzufolge eine derartige bakterielle Adhäsion unterbinden. Ebenso ist die Initiierung einer spezifischen mukosalen Immunantwort durch an GP2 gebundene Bakterien möglich. T1F sind bei Enterobacteriaceae häufig vorkommende, adhäsive Oberflächenorganellen und stellen einen wichtigen Virulenzfaktor für die Adhäsion von pathogenen Escherichia coli an intestinale Zellen dar. Das eigentliche Adhäsin ist dabei das FimH-Protein an der Spitze der Fimbrie. Bisher haben nur wenige Studien die Adhäsion von E. coli an GP2 untersucht. Allerdings konnten schon mehrere Studien zeigen, dass eine Variation der FimH-Sequenz generell die Bindung von Bakterien an Wirtszellrezeptoren beeinflusst. Das Ziel dieser Arbeit war daher, die Adhäsion verschiedener E. coli-Pathotypen an GP2-Isoformen von drei unterschiedlichen Säugetierarten zu vergleichen und den Einfluss der FimH-Sequenzvariation auf die Bindung hin zu untersuchen. Dafür wurde zunächst die fimH-Sequenz von 180 E. coli-Stämmen der Pathotypen enteropathogene (EPEC), enterotoxische (ETEC) und kommensale E. coli vom Menschen, Rind und Schwein bestimmt. Zwei bovine GP2-Isoformen wurden in Sf9-Insektenzellen exprimiert, welche mit jeweils zwei GP2-Isoformen von Mensch und Schwein in Bakterienbindungsstudien verwendet wurden. Zudem wurde eine Korrelation zwischen der GP2-Bindung und der FimH-Expression untersucht. Für Untersuchungen zur GP2-FimH-Interaktion wurde die Oberflächenplasmonenresonanz eingesetzt. Außerdem wurde GP2 in bovinen Darmepithelzellen exprimiert und die Zellen für Adhäsionsstudien verwendet. Aus der fimH-Analyse resultierten 60 Allele und 30 FimH-Varianten. Die Bindung von E. coli an das GP2-Protein korrelierte mit der bakteriellen FimH-Expression. Obwohl einzelne E. coli-Stämme besser oder schlechter an bestimmte GP2-Isoformen adhärierten, war weder eine generelle wirts- noch pathotypspezifische Bindung nachzuweisen. Allerdings banden die FimH-Proteine besser an die langen GP2-Isoformen. Ähnliche Ergebnisse zeigten Bindungsstudien unter Nutzung von Darmepithelzellen, die auf ihrer Oberfläche GP2 exprimierten. Einzelne E. coli-Stämme banden besser oder schlechter, generelle Aussagen konnten nicht getroffen werden. Eine In-vitro-Infektionsstudie zeigte zudem, dass eine Vorbehandlung von E. coli mit GP2 eine Bindung dieser an Darmepithelzellen reduzierte.The zymogen granule membrane glycoprotein 2 (GP2) is mainly expressed in acinus cells of the pancreas and on M cells in Peyer’s patches in the small intestine. Bacteria are able to bind to sugar residues of GP2 and, thus, also to intestinal cells by using type 1 fimbria (T1F). GP2 secreted by the pancreas and excreted into the intestine can, therefore, prevent such bacterial adhesion. Likewise, the initiation of a specific mucosal immune response by bacteria bound to GP2 is possible. T1F are common adhesive surface organelles in Enterobacteriaceae and are an important virulence factor for the adhesion of pathogenic Escherichia coli to intestinal cells. The actual adhesin is the FimH protein on top of the T1F. So far, only a few studies have investigated the adhesion of E. coli to GP2. However, several studies have shown that a variation of the FimH sequence generally influences the binding of bacteria to host cell receptors. Therefore, the aim of this study was to compare the adhesion of different E. coli pathotypes to GP2 isoforms of three different mammalian species and to investigate the influence of FimH sequence variation on binding. Initially, the fimH sequence of 180 E. coli of the pathotypes enteropathogenic (EPEC), enterotoxic (ETEC) and commensal E. coli from human, cattle and pig were determined. Two bovine GP2 isoforms were expressed in Sf9 insect cells, which were used in bacterial binding studies with two GP2 isoforms each from human and pig. Additionally, a correlation between GP2 binding and FimH expression was investigated. Surface plasmon resonance was used for studies on GP2-FimH interaction. Furthermore, GP2 was expressed in bovine intestinal epithelial cells and the cells were used for adhesion studies. The fimH gene analysis resulted in 60 alleles and 30 FimH variants. The binding of E. coli to the GP2 protein correlated with bacterial FimH expression. Although individual E. coli adhered better or worse to certain GP2 isoforms, neither a general host-specific nor a general pathotype-specific binding could be detected. The GP2-FimH interactions were more pronounced in the long GP2 isoforms and were dependent on the individual FimH variants. Binding studies using intestinal epithelial cells that expressed GP2 on the surface showed similar results. Individual E. coli strains bound better or worse, general statements could not be made. An in-vitro infection study showed that pre-treatment of E. coli with GP2 reduced binding to intestinal epithelial cells