lntroducing the "Cylinder Fit Test", a simplified edge strength measurement method for Ultra Thin Glass. - In: Glass in architecture and structural engineering, (2018), S. 65-73
Lorentz Force Velocimetry using a bulk HTS magnet system. - In: 9th International Symposium on Electromagnetic Processing of Materials (EPM2018)14-18 October 2018, Hyogo, Japan, (2018), S. 012009, insges. 4 S.
Design of the Lorentz Force Flow-meter (LFF-meter) for weakly-conducting and slow-flowing fluids, e.g., glass melts, place stringent requirements on the magnetic field generation and force measurements. In the scope of the Research Training Group "Lorentz Force Velocimetry (LFV) and Lorentz Force Eddy Current Testing", a LFF-meter considers: first - a magnetic field source, where NdFeB permanents magnet system is replaced with a bulk high-temperature superconductors (HTS), which promise higher flux densities (> 1 T) and thus higher output force resolution; second - a high-precision force measurements, where electromagnetic force compensation weighing balance (EMFC) setup is replaced with torsion balance based system (TFMS), which claims an increase of the force resolution up to 1 nN. Furthermore, in order to raise the issue of the limiting total mass (which is always an issue for high-precision force measurements), the bulk HTS and TFMS are merged within the cryostat. This work discusses LFV experiments, calculations and numerical simulations, where a magnetic field is generated by the bulk HTS.
https://doi.org/10.1088/1757-899X/424/1/012009
Electromechanical milling - conception and design of the excitation system. - In: 9th International Symposium on Electromagnetic Processing of Materials (EPM2018)14-18 October 2018, Hyogo, Japan, (2018), S. 012050, insges. 5 S.
The novel electromechanical milling principle is a solution providing reduced energy consumption with milling beads directly moved with a time- and local-variable magnetic field, which is generated in a working chamber by an external, electrical excitation system. Hence, the main design parameters of such machines for electromechanical milling (so-called EMZ plants) must be derived from the time- and local-variable magnetic flux density, the resulting vector gradient and the electromagnetic force distribution in the process room. For the calculation and optimization of these distributions we developed a numerical model on the basis of the commercial software tool ANSYS Maxwell®. We verified this model with experimental measurements of the electromagnetic field in the process room. Furthermore, we have studied the influence of the excitation system design on the vector gradient distribution and discuss selected results in this paper. The study identifies potentials for the further improvement of electromechanical units built in the past.
https://doi.org/10.1088/1757-899X/424/1/012050
Iron oxide nanopowder synthesized by electroerosion dispersion (EED) - properties and potential for microwave applications. - In: Current applied physics, ISSN 1567-1739, Bd. 18 (2018), 11, S. 1410-1414
Magnetic nanoparticles (MNP) have attracted considerable interest in many fields of research and applied science due to their impressive properties. In the past, especially biomedical problems have promoted the development of MNPs. For technical applications e.g. wastewater treatment and absorption of electromagnetic waves, the existing synthesis approaches are too expensive and/or the producible quantities are too low. In this work we present a method for simple preparation of size-controlled magnetic iron oxide nanoparticles by electroerosion dispersion (EED) of carbon steel in water. We describe the synthesis method, the laboratory installation and discuss the structural, chemical and electromagnetic properties of the synthetized EED powders as well as their applicability for microwave absorption compared to other available ferrite powders.
https://doi.org/10.1016/j.cap.2018.08.006
Lorentz force velocimetry using a bulk HTS magnet system: proof-of-concept. - In: Superconductor science and technology, ISSN 1361-6668, Bd. 31 (2018), 8, 084003, insges. 9 S.
This paper presents a proof-of-concept of the idea of using bulk high-temperature superconducting (HTS) materials as quasi-permanent magnets that would form, in the future, an integral part of an advanced Lorentz force velocimetry (LFV) system. The experiments, calculations and numerical simulations are performed in accordance with the fundamental theory of LFV, whereby a moving metal rod passes through a static magnetic field, in our case generated by the bulk HTSs. The bulk HTS magnet system (MS) consists of two Y-Ba-Cu-O samples in the form of bulk cylindrical discs, which are encapsulated in an aluminium holder and wrapped with styrofoam. The aluminium holder is designed to locate the bulk HTS magnets on either side of the metal rod. After field cooling magnetisation with an applied field of 1.5 T at 77 K, the bulk HTS MS provides a quasi-permanent magnetic field over 240 s, enabling Lorentz force measurements to be carried out with a constant velocity of the metal rod. Two sets of Lorentz force measurements with copper and aluminium rods with velocities ranging from approximately 54-81 mm s-1 were performed. The obtained results, which are validated using a numerical model developed in COMSOL Multiphysics, demonstrate the linear relationship between the Lorentz force and velocity of the moving conductor. Finally, the potential of generating very high magnetic fields using bulk HTS that would enable LFV in even weakly-conducting and slow-flowing fluids, e.g., glass melts, is discussed.
https://doi.org/10.1088/1361-6668/aac949
Plasmagestützte Nanostrukturierung von ETFE-Folie. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - 1 Online-Ressource (xiii, 168 Seiten). - (Werkstofftechnik aktuell ; Band 18)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung der Strukturbildung auf Ethylentetrafluorethylen-Folie (ETFE) in einem Plasmaätzprozess. Als Plasmaquelle wird ein Doppel-Magnetron-System mit gepulster Gleichspannung genutzt. In einer reinen Sauerstoffatmosphäre bilden sich negative Sauerstoffionen, die im Kathodenfall zum Substrat beschleunigt werden und mit diesem interagieren. Durch die Wechselwirkung mit der ETFE-Folie wird deren Oberfläche nanostrukturiert. Zunächst wird durch Variation der Energiedosis der Einfluss der Prozessparameter auf die Strukturbildung untersucht. Die Nanostrukturen werden hinsichtlich ihrer reflexionsmindernden und damit transmissionserhöhenden Wirkung sowie ihrer Strukturgrößen, -formen und -tiefen analysiert. Mit steigender Energiedosis zeigt sich ein Anstieg der Strukturtiefe. Damit verbunden steigt die Transmission bis zu einem Maximum an und fällt bei weiterer Steigerung der Energiedosis wieder ab. Der Zusammenhang zwischen der Energiedosis, der Transmissionsänderung und den Strukturdimensionen wird dargestellt und diskutiert. Die zur Analyse der Nanostrukturen genutzten Charakterisierungsmethoden werden miteinander verglichen und auf ihre Anwendbarkeit zur Beschreibung nanostrukturierter ETFE-Folie untersucht und bewertet. Weiterhin wird der Einfluss der kristallinen Bereiche auf die Strukturbildung untersucht. Dafür wird die teilkristalline ETFE-Folie monoaxial verstreckt. Die Kristalllamellen richten sich im ETFE aus. Im Plasmaätzprozess bilden sich auf den gereckten ETFE-Folien Nanostrukturen aus, die sich von denen auf ungerecktem ETFE unterscheiden. Die Dimensionen der Nanostrukturen werden in Bezug zu den Dimensionen der kristallinen Bereiche betrachtet und der Zusammenhang zwischen Strukturbildung und den kristallinen Bereichen des ETFE untersucht und diskutiert. Abschließend werden Möglichkeiten zur weiteren Erhöhung der Transmission dargestellt. Die im Rahmen der Arbeit gewonnenen Erkenntnisse zur Abhängigkeit der Strukturbildung von den Plasmaparametern werden auf das Polymer Polyethylenterephthalat (PET) übertragen. Außerdem wird die Stabilität des nanostrukturierten ETFE gegenüber Witterungseinflüssen gezeigt und damit das Potenzial nanostrukturierten ETFE-Folie für Außenanwendungen wie der Verkapselung von Solarzellen dargestellt.
https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00034643
Anisotrope, hierarchische Strukturierung von nanoporösen Gläsern. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - 1 Online-Ressource (xvii, 277 Seiten). - (Werkstofftechnik aktuell ; Band 17)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017
Die im Rahmen des Projektes "ANIMON" entstandene Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung und Charakterisierung von glasbasierten, hierarchisch porösen Monolithen mit anisotropem Porensystem im Mikro- bzw. Nanometerbereich. Die Formgebung durch Verziehen von Rohrbündeln unter Anwendung des Draw-Down-Prozesses wurde mit dem Herstellungsprozess für nanoporöse Gläser ausgehend von Alkaliborosilicatgläsern kombiniert. Mit diesem zweistufigen Verfahren wurden hierarchisch poröse Multikapillaren erzeugt. Die Größe der anisotrop orientierten Luft- bzw. Kanalporen liegt zwischen 5*10^-6 und 2 mm, die der Nanometerporen zwischen 2 und 300 nm. Die Grundlagenuntersuchungen zum Entmischungsverhalten und zur Viskosität ausgewählter Natriumborosilicatgläser und die Kontrolle der Prozesstechnik waren Voraussetzungen für die Steuerung der Porengrößen. Durch eine gezielte Auswahl der Prozessparameter, angepasst an die Glaszusammensetzung, ließ sich die Größeneinstellung der Nanometerporen vom Formgebungsprozess trennen. In Hinblick auf zukünftige Anwendungen wurden die mechanischen sowie optischen Eigenschaften bestimmt, erste Versuche zur Biokompatibilität durchgeführt und die Oberfläche modifiziert. In einem weiteren Teil der Arbeit wurde der Ansatz verfolgt, auch die Nanometerporen in der Glaswand zu orientieren. Hierfür war die Ausrichtung der Primärphasen unter Zugbelastung zielführend. Die Quantifizierung der Porenorientierung erfolgte mittels eines eigens entwickelten Bildanalyseverfahrens. Über die im Projekt vorgesehene Umformmethode hinaus wurden generative Fertigungsverfahren zur Herstellung hierarchisch poröser Monolithe mit anisotropen Poren im Mikrometerbereich untersucht. Im Falle des selektiven Lasersinterns mit dem CO2-Laser wurden mechanisch stabile Monolithe erhalten, deren Porengröße von der Formgebung unabhängig kontrollierbar ist. Des Weiteren wurde eine anisotrope Orientierung der Luft- und Kanalporen über die Schwamm-Replika-Technik realisiert. Verziehen und generative Fertigung wurden erfolgreich für entmischbare Gläser optimiert, so dass Glasformkörper mit Nanometerporen in den Wänden, Kanälen mit Durchmessern bis zu Millimetern und einer großen Bandbreite an geometrischen Formen erzeugt werden können. Nach passender Oberflächenfunktionalisierung erlauben sie Anwendungen in der Sensortechnologie, als Mikroreaktoren und für die Katalyse.
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000676
Development of an electromechanical principle for wet and dry milling. - In: VIII International Scientific Colloquium on Modelling for Materials Processing, (2018), S. 012021, insges. 7 S.
The paper presents a novel electromechanical principle for wet and dry milling of different materials, in which the milling beads are moved under a time- and local-variable magnetic field. A possibility to optimize the milling process in such a milling machine by simulation of the vector gradient distribution of the electromagnetic field in the process room is presented. The mathematical model and simulation methods based on standard software packages are worked out. The results of numerical simulations and experimental measurements of the electromagnetic field in the working chamber of a developed and manufactured laboratory plant correlate well with each other. Using the obtained operating parameters, dry milling experiments with crushed cement clinker and wet milling experiments of organic agents in the laboratory plant are performed and the results are discussed here.
https://doi.org/10.1088/1757-899X/355/1/012021
Structural, electrical and optical properties of SnOx films deposited by use of atmospheric pressure plasma jet. - In: Thin solid films, ISSN 1879-2731, Bd. 649 (2018), S. 97-105
Im Titel ist "x" tiefgestellt
https://doi.org/10.1016/j.tsf.2018.01.037
Potential of a new milling principle - the electromechanical milling :
Potenziale eines neuen Mahlverfahrens - die elektromechanische Zerkleinerung. - In: Chemie - Ingenieur - Technik, ISSN 1522-2640, Bd. 90 (2018), 4, S. 540-551
Die elektromechanische Zerkleinerung (EMZ) hat aufgrund der Nutzung von hartmagnetischen Mahlkörpern und deren intensive Bewegung mit sich ändernden Magnetfeldern große Potenziale, nicht nur hohe Produktfeinheiten zu erzielen, sondern vor allem den Energiebedarf bei der Zerkleinerung signifikant zu senken. Zur Evaluierung dieser Potenziale wurden die Magnetfeldverteilung im Prozessraum simuliert, die Mahlkörperbewegung experimentell analysiert sowie Zerkleinerungsexperimente mit verschiedenen Materialien durchgeführt. Aus den Ergebnissen wurden Abhängigkeiten zur Auslegung von EMZ-Anlagen abgeleitet. (Electromechanical milling (EMZ) is the process of using intensively moving hard magnetic milling beads together with time variable and location variable magnetic fields. EMZ is an excellent milling method to use when extremely fine materials are required. An added benefit of EMZ is that energy consumption is significantly decreased. To evaluate the effectiveness of EMZ, we simulated the most effective magnet field distribution, we analyzed the milling bead movement, and we performed experiments with various materials. In this work, we discuss the results of our findings.)
https://doi.org/10.1002/cite.201700103