Bachelorarbeiten

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der magnetischen Anisotropie ferromagnetischer Schichten. Es werden Nickelschichten und Kobalt-Eisen-Multilagen mittels Sputterabscheidung unter schrägem Winkel und in einem äußeren Magnetfeld auf Siliziumwafern hergestellt. Die Auswertung erfolgt anhand Neumagnetisierungskurven und Hysteresekurven, die mit einem Vibrating Sample Magnetometer (VSM) aufgenommen werden. Der Einfluss eines Temperprozesses auf die Anisotropie wird untersucht. Es kann sowohl für die Nickel- als auch Kobalt-Eisen-Schichten eine Anisotropieausbildung durch die schräge Abscheidung beobachtet werden. Diese nimmt mit steigendem Winkel von 50˚ auf 66˚ stark zu. Bei einer weiteren Steigerung auf 72˚ bleibt die Anisotropie annähernd konstant. Für Nickel bildet sich in Abscheiderichtung eine leichte Achse aus, Kobalt-Eisen bildet senkrecht zur Abscheiderichtung eine leichte Achse aus. Im Bereich zwischen 66˚ und 72˚ kommt es zu einer Umorientierung der Achsen für die CoFe-Schicht. Im Rasterelektronenmikroskop ist die Ausbildung einer geneigten Säulenstruktur in Abscheiderichtung durch die schräge Abscheidung ersichtlich. Das Tempern von Nickelschichten bei 200 ˚C führt zu einer geringen Abnahme der magnetischen Anisotropie. Die Eisen-Kobalt-Multilagen verlieren durch einen Temperprozess bei 800 ˚C aufgrund von Diffusionsprozessen vollständig die magnetische Anisotropie. Eisen-Kobalt-Multilagen weisen durch die senkrechte Sputterabscheidung in einem äußeren Magnetfeld keine magnetische Anisotropie auf. Es kann die Ausbildung eines systematischen Offsets der Neukurven in Abhängigkeit von der Probenausrichtung durch das äußere Magnetfeld festgestellt werden.

Für Einsatzgebiete, in denen elastische Werkstoffeigenschaften, hohe Umweltverträglichkeit, physiologische Unbedenklichkeit und Recyclierbarkeit gefordert sind, stellen biobasierte und/oder biologisch abbaubare thermoplastische Elastomere (TPE) eine interessante Alternative zu konventionellen Elastomeren dar. Zur gezielten Modifikation der Härte ist die Zugabe von Weichmachern die am häufigsten genutzte Methode. In der Arbeit wurde exemplarisch die Eignung ausgewählter Weichmacher für das thermoplastische Copolyesterelastomer (TPC) Apinat DP 1888/90 hinsichtlich der erzielten Härte- und Viskositätsreduktion experimentell untersucht. Zum Einsatz kam hierfür ein Laborwalzwerk, mithilfe dessen das TPC mit den zehn ausgewählten Weichmachern compoundiert wurde. Für vier Weichmacher wurde ein Versuchsplan verfolgt, der jeweils die Variation des Weichmacheranteils zwischen 10, 15 und 20 % vorsah. Die Abmusterung des Rohgranulats fand an der Spritzgießmaschine statt. Mittels drei verschiedener Messverfahren wurde die Härte der Proben bestimmt. Für die Messung von Shore-A- und Shore-D-Härte wurden Handprüfgeräte eingesetzt. Die Messung der Kugeleindruckhärte HB erfolgte an der Maschine. Überdies schloss die mechanische Untersuchung die Ermittlung des Druckverformungsrestes ein. Weiterhin wurden die Fließkurven der Materialpaarungen in Abhängigkeit von Temperatur und Weichmacheranteil mit einem Rotationsrheometer in Kegel-Platte-Anordnung aufgezeichnet. Die thermodynamischen Eigenschaften der Proben wurden mithilfe der dynamischen Differenzkalorimetrie (DSC) sowie der thermogravimetrischen Analyse (TGA) bestimmt. Der Effekt einzelner Weichmacher auf die Härte konnte bereits bei einem Anteil von 10 % nachgewiesen werden. Gegenüber dem Vergleichsnormal, dem Spritzgießprobekörper aus rohem TPC, konnte die Shore-D-Härte um bis zu 14 Skalenwerte gesenkt werden. Beim Weichmacher mit dem stärksten Effekt handelte es sich um Dibutoxyethoxyethyladipat (DBEEA), einen Glykoletherester. Anhand der Fließkurven zeigte sich eine korrelierte Abhängigkeit der Viskosität von Temperatur und Weichmacheranteil. Zwischen den beiden Größen Härte und Viskosität bestand für DBEEA und annähernd auch für die anderen mit variierten Anteilen gemessenen Proben mit den Weichmachern Acetyltributylcitrat (ATBC) und PP 2755 eine exponentielle Korrelation. Im Rahmen der thermodynamischen Analyse konnte festgestellt werden, dass die Enthalpie der mit 15 % compoundierten Probe DBEEA gegenüber dem TPC-Rohmaterial im Mittel um fast 100 mJ/mg geringer liegt. Dies liegt in der Wirkung des Weichmachers auf die intermolekularen Kräfte begründet. Mithilfe der thermogravimetrischen Analyse (TGA) konnten der Füllstoffgehalt des untersuchten TPC-Rohmaterials Apinat sowie der Siedepunkt des Weichmachers DBEEA bestimmt werden. Bei der compoundierten Probe fiel die erhöhte Restmasse auf, für die keine plausible Erklärung gefunden werden konnte. Dieses beobachtete Phänomen bedarf somit weiterer Untersuchungen. Für die Bestimmung der Migrationstendenz des Weichmachers wurde die Probe für 72 h unter Standard-Labortemperatur von 23 ˚C mithilfe des Werkzeugs für den Druckverformungsrest auf Druck beansprucht. Anschließend wurde der Masseverlust bestimmt. Bereits ohne Erhöhung der Temperatur konnten Unterschiede zwischen den Proben identifiziert werden. Weiterhin erfolgte eine subjektive Beurteilung der Oberflächenbeschaffenheit der Proben. Stichworte: thermoplastische Copolyesterelastomere (TPC), Compoundierung

Die vorliegende Arbeit setzt sich das Ziel, zu bestimmen ob mit dem Thermoscientific Nicolet iS5 ATR-Infrarotspektrometer zuverlässig Quarzsande bezüglich Verunreinigungen metallischer oder organischer Art identifiziert werden können. Der Fokus lag auf der Bestimmung der charakteristischen Banden von Quarz und eventuellen Verunreinigungen wie Titan und Kohlenstoff. Als unterstützende Methode kam unter anderem die Lichtmikroskopie der Quarzkörner zum Einsatz. Zusätzlich erfolgte die Bestimmung der Korngrößenverteilung über Siebung. Die Elementzusammensetzung der Quarzsande wurde über ICP-OES Messungen bestimmt. Mit der Glühverlustbestimmung waren der Feuchtigkeitsgehalt und die enthaltene Menge an organischen Verunreinigungen ermittelbar. Eine Differenzkalorimetrie zeigte eventuelle Strukturveränderungen auf. Alle Messungen erfolgten an fünf unterschiedlichen Quarzsanden. Die ATR-Infrarotspektroskopie wurde an folgenden Proben durchgeführt: - fünf verschieden Quarzsandproben, - 1 Quarzsand mit Titanoxid angereichert, - 1 Referenzrohstoff und daraus geschmolzenes Glas. Im Ergebnis der Untersuchungen können folgende Aussagen getroffen werden: das Vergleichen von einer Quarzsandprobe und der Sandreferenzprobe ermöglichte das Bestimmen von amorphen (glasigem) SiO2 und α-Quarz. Entsprechende Absorptionsbanden sind bestimmt worden. Beim Vergleich der titanoxidangereicherten Proben konnten die asym. Si-O-Ti, die asym. O-Ti-O und die sym. O-Ti-O Streckschwingungsbanden identifiziert werden. Dadurch war eine eindeutige Bestimmung der titanreicheren Probe möglich. Ein Vergleich zwischen der Sandreferenzprobe und einem daraus geschmolzenen Glas (ungeglüht und geglüht) ermöglichte die Identifizierung der Si-O-Si, der asym. Si-OH und der sym. Si-O Streckschwingungsbanden. Zusätzlich konnte der Verlauf des OH-Gehaltes in einem Quarzglas veranschaulicht werden.

Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit ist es, auftretende Schädigungsmechanismen von faserverstärkten Kunststoffen in Salzschmelzen zu untersuchen. Mit dem Hintergrund einer ressourcenschonenden, spanlosen Trennung von Kunststoffmetallverbunden durch eine Schwimm-Sink-Trennung werden zahlreiche Experimente durchgeführt und dokumentiert. Dabei wird eine Trennung von glasfaserverstärkten Polyamidmetallverbunden aus der Automobilindustrie in zwei einzeln untersuchten industriellen Salzen realisiert. Der Kunststoff und die Metallbestandteile lassen sich voneinander trennen und können somit dem Wertstoffkreislauf zurückführen werden. Bei der Untersuchung von im Spritzgussverfahren hergestellter Prüfkörper aus unbehandelten und in der Salzschmelze behandelten Polyamid 6-GF15 konnten keine erhebliche Veränderung der wichtigsten mechanischen Eigenschaften festgestellt werde.

Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist es, einen laserlithographischen Mikrostrukturierungsprozess zu untersuchen, der eine zukünftige Mix-and-Match Technologie mit der Feldemissions-Rastersondenlithographie ermöglichen soll. Genauer wird dabei die Auflösung der Laserlithographie in einem speziell für die Mix-and-Match Technologie verwendeten Resist betrachtet. Auf Basis der Funktionsweise der Strukturierung durch Laserdirektbelichtung und den Grundlagen der lithographischen Auflösung, können die auflösungsbestimmenden Einflussfaktoren identifiziert werden. Unter Kenntnis der Parameter werden bereits etablierte Methoden genutzt und angepasst, um vielversprechende Prozesseinstellungen zu identifizieren. Dabei findet eine Erzeugung von Linien zur Bestimmung der Auflösung statt. Eine anschließende Untersuchung der erzeugten Strukturen gibt Aufschluss, inwieweit die ermittelten Parameterwerte dafür nutzbar sind, Strukturen der kritischen Abmessungen herzustellen. Die Analyse der Probe zeigt, dass die gewählten Einstellungen zu Ergebnissen führen, die für lithographische Folgeprozesse einen Optimierungsbedarf aufweisen.