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Tribological systems are often characterized based on time-averaged quantities such as wear rates, friction coefficients and material properties. It is well known that some tribological metrics show variations depending on the laboratory conducting the study and the reproduction method selected. Perhaps the key to overcome this problem is to avoid a strong compression of the information generated. In this context, the arising forces and the coefficient of friction in three-body wear systems are investigated in more detail. The mean value of a time series of these physical quantities is only a single property and by no means an exhaustive description. A more detailed consideration of the variances could be a necessary condition to allow an appropriate comparison of tribological parameters and a correct interpretation of the properties of tribological systems. For this purpose, we examine two very simple tribological systems exemplarily and take a closer look at the properties of some characteristic process quantities.
Palladium-Catalyzed Decarboxylative 1,2-Addition of Carboxylic Acids to Glyoxylic Acid Esters
(2021)
The formation of C−C-bonds constitutes one of the most fundamental synthetic operations in organic chemistry. The nucleophilic addition of preformed organometallic reagents to an electrophilic carbonyl functionality represents a classical method for the selective construction of a C−C-bond. However, the synthesis and utilization of an organometallic reagent is associated with an unfavorable environmental profile. Herein, we disclose a Palladium-catalyzed decarboxylative 1,2-addition of carboxylic acids to glyoxylic acid esters. This novel method provides access to the mandelic acid scaffold in good yields. Easy-to-handle and readily available benzoic acids are utilized as more sustainable alternative to preformed organometallic nucleophiles.
Es wird eine hochgradig diastereoselektive Eintopf-Synthese der 1,3-Diamino-2-Alkohol-Einheit mit drei fortlaufenden Stereozentren beschrieben. Bei dieser Methode werden 2-Oxyenamide als neue Bausteine für den raschen Aufbau des 1,3-Diamin-Gerüsts, mit einer zusätzlichen stereogenen Sauerstofffunktionalität in C2-Position, eingesetzt. Zusätzlich wird über eine stereoselektive Synthese der erforderlichen (Z)-Oxyenamide berichtet.
Using the mixed-metal approach, a direct synthesis route at ambient pressure was developed for a new type of bimetallic metal-organic framework based on the CPO-27 structure. The structural characterization of CPO-27(Cu0.6−CS−Co0.4) using X-ray diffraction, transmission electron microscopy, energy-dispersive X-ray mapping and X-ray absorption spectroscopy revealed that the Cu2+ and Co2+ ions were exclusively incorporated at the metal positions of the CPO-27 lattice, but with a core-shell distribution within the crystallites. The parent framework material was then utilized as a precursor for the generation of novel bimetallic carbon-supported materials using the controlled thermal decomposition in a reducing atmosphere. During this decomposition process, the distribution of the two metals remained the same, which resulted in unique needle-shaped particles with a high dispersion of cobalt at the periphery of the amorphous carbon and agglomerated copper particles in the inside.
Weyl points are point degeneracies that occur in momentum space of 3D periodic materials and are associated with a quantized topological charge. Here, the splitting of a quadratic (charge-2) Weyl point into two linear (charge-1) Weyl points in a 3D micro-printed photonic crystal is observed experimentally via Fourier-transform infrared spectroscopy. Using a theoretical analysis rooted in symmetry arguments, it is shown that this splitting occurs along high-symmetry directions in the Brillouin zone. This micro-scale observation and control of Weyl points is important for realizing robust topological devices in the near-infrared.
Based on experimental pure component data for the characterization of the isostructural imidazolate framework Potsdam (IFP) series reported in Part I, a model for the simulation of non-isothermal dynamic adsorption of CO2/CH4-mixtures in fixed-bed columns is presented in this Part II. The robustness of the model is examined and validated, by comparison to experimental breakthrough data at different process conditions, such as varying concentration, temperature, and pressure. Thereby, different predictive methods for the estimation of adsorption equilibria of mixtures are compared (RAST, IAST, ML). The results show that ideal behaviour can be assumed with good accuracy for the system under consideration, except for IFP-2, which shows significant deviations at increased pressures and temperatures. A detailed kinetic analysis reveals that mass transfer is significantly influenced by micropore diffusion. Thus, only for IFP-1 the dynamic separation of CO2 and CH4 is equilibrium-driven, while for the remaining IFPs the kinetic regime dominates the process, which in some cases increases the separation efficiency (IFP-2 to -7) but can also inhibit it (IFP-8). The determined intracrystalline diffusion coefficients show very good agreement with values for metal organic framework (MOF) compounds of similar structure reported in the literature.
It is known from the literature that freedom from macroscopic defects (voids) is an essential prerequisite for good mechanical properties of 3D-printed components manufactured using fused filament fabrication. The present study further shows that the morphology and mechanical properties of void free components are significantly influenced by the choice of process parameters. Components that were printed at low temperatures and high speeds show fair and inhomogeneous supermolecular morphology, clearly visible weld seams and a special flow-induced staggered structure of the individual strands laid-up. At higher magnification in the optical microscope, transcrystalline structures are visible starting from the contact area between the strands, that is, crystallization has started at the interface between the strands and is moving forward towards the center of the strands. In contrast, the samples printed at high temperatures and low speeds show a homogeneous supermolecular morphology with overall larger spherulites and a higher degree of crystallinity and compared to the specimens printed with the low temperature/high speed-set much better mechanical properties. A numerical simulation of the temperature at the contact point of the strand emerging from the hot nozzle and the cooled strand neighbor agrees well with the measured behavior. The thermal simulation thus enables the temperature to be calculated at any point in time in the welding contact and thus access to the local thermal conditions during joining, cooling and the formation of the morphology.
[Halb]- trocken im Unterstockbereich?
„Untersuchungen meteorologisch-hydrologischer Messgrößen im Weinbau als Anpassungsstrategie an den Klimawandel sowie für eine nachhaltige Wassernutzung von Vitis vinifera [cv. Riesling]. “
Christian Ihrig & Sascha Henninger
RPTU Kaiserslautern
Der vom Menschen verursachte Klimawandel beeinflusst sowohl langfristige Klimaprozesse, als auch das aktuelle, kurzfristige Wettergeschehen in allen Regionen der Erde. Er äußert sich in einer Vielzahl an Phänomenen, die sich je nach Klimagebiet unterschiedlich manifestieren lassen oder auch unterschiedliche Auswirkungen mit sich bringen. Diese Forschungsarbeit beschäftigt sich mit dem Wasserhaushalt von Weinreben im Rahmen des rezenten Klimawandels. Ziel dieses Projektes ist es, mittels meteorologisch-hydrologischen Messgrößen eine Anpassungsstrategie zu generieren, die auf alle Weinbauregionen in Rheinland-Pfalz übertragen werden kann, um Winzer*innen die Möglichkeit zu eröffnen, auf natürlicher Art und Weise der Rebe Wasser zugänglich zu machen.
Durch die Zunahme abiotischer Schäden (z.B. Niederschlag) und die Veränderung der Vegetationszeit sowie die Zunahme invasiver Schaderreger ist vermehrt eine Steigerung der Vulnerabilität des Ökosystems „Wingert“ zu erkennen. Winzer*innen werden aufgrund der Zunahme von Extremwetterereignissen (Hitze-/Dürrephasen) zur langfristigen Bewässerung ihrer Weinbauflächen gezwungen. Große Mengen Wasser werden bereits vereinzelt in Weinbergsregionen gepumpt, was langfristig hinsichtlich eines sinkenden Grundwasserspiegels einen fatalen Fehler darstellt. Die ressourcenschonende Gestaltung des Wasserhaushaltes sollte daher in den Mittelpunkt der Weinbauforschung gestellt werden. Weinbauer*innen sind an regional-/ lokalklimatischen Lösungsmöglichkeiten und Anpassungsstrategien interessiert, um Risiken für die Anbaufrucht reduzieren und auf die lokalklimatischen Auswirkungen des Klimawandels reagieren zu können. Um gegen dieses Risiko anzugehen und den Produktionsausfall zu minimieren, muss die Anpassungsfähigkeit in Sachen Wasserhaushalt der Reben bekräftigt werden. Demzufolge wird das Mikroklima in der Weinbauregion Rheinhessen mittels des Einsatzes der Scholander-Druckkammer untersucht. Die Bestimmung des Wasserstatus hinsichtlich der exakten Bewässerungssteuerung von Weinreben hat sich durch das frühmorgendliche Blattwasser- (Ψpd) und mittägliche Stammwasserpotential (Ψstem) bewährt. Physiologische Prozesse, wie die stomatäre Leitfähigkeit der Blattschließzellen sowie das vegetative Wachstum, aber auch die Photosynthese, sind direkt oder indirekt an Ψpd + Ψstem gekoppelt. Darüber hinaus lässt sich der Wasserhaushalt durch ein an Trockenstandorten angepasstes Bodenpflegesystem, wie zum Beispiel einer flächendeckenden Bodenabdeckung mittels Holzhäcksel, deutlich verbessern. Des Weiteren wird das Mikroklima im Weinberg durch die Laubwandstruktur mitbestimmt, was durch eine gesteigerte Photosyntheseleistung der Laubwand, eine optimale Belüftung und Belichtung gewährleistet wird. Im praktischen Weinbau wird dies durch die Höhe der Laubwand realisiert. Um dem Herbizid im Unterstockraum durch das anstehende Glyphosatverbot eine Alternative zu bieten, entwickelt die Landmaschinenbranche bereits heute alternative Arbeitsgeräte, die eine Möglichkeit darstellen, dem Wuchs des Unkrautes im Unterstockbereich entgegenzuwirken.
Daher ist es von gesteigertem Interesse zu analysieren, inwiefern sich eine Bodenabdeckung im Unterstockbereich von einer flächendeckenden bzw. moderaten Tropfbewässerung in Flachlage unterscheidet. Darüber hinaus sollen Möglichkeiten zur Reduzierung des Wasserverbrauchs und zur Reifeverzögerung (Verminderung des Botrytisbefalls, Verlängerung der Reifedauer, Vermeidung eines zu hohen Alkoholgehaltes) durch eine kürzere Laubwandhöhe beim Riesling in Flachlage in diesem Projekt erprobt werden. Als Versuchsvarianten dienen vier Variationen, um abgrenzbare und eindeutige Ergebnisse erzielen zu können (V1: Tropfbewässerung; V2: Unterstockabdeckung Holzhäcksel; V3: Flächendeckende Holzhäcksel; V4: Kontrollvariante).
Lattice Boltzmann methods [1] have been extended beyond their initial usage in transport problems, and can be used to solve a broader range of partial differential equations, e.g. the wave equation [2]. Thereby they can be utilized for fracture mechanics [3]. In the context of antiplane shear deformation we previously examined a stationary crack [4, 5] with a finite width. In this work we present two implementation strategies for non-mesh conforming boundary conditions, for which the bounding geometry does not need to adhere to the underlying lattice. This rectifies problems in modeling the crack. A numerical example shows the improvement compared to the previous results.
The influence of the specimen size of ultra-high-performance fibre-reinforced concrete samples on the spatial distribution and orientation of the steel fibres is investigated. Specimens of varying size are produced by using the same protocol. They are imaged by micro-computed tomography to perform a statistical analysis of the spatial arrangement of the fibres. The tensile strength of the specimens is measured by tensile tests on subspecimens of equal size. The results are correlated to geometric characteristics of the fibre systems determined from the image data. Increasing the specimen size results in a larger variability of the local fibre geometry. This effect was most prominent when increasing the height of the specimens.