Ionenstrahlgestützte Abscheidung dünner Funktionsschichtsysteme im System Ti-B-C-N und deren Charakterisierung

Gegenstand der Arbeit war die Synthese und Charakterisierung von Hartstoffschichten mit einer definierten Zusammensetzung im übergeordneten System Ti-B-C-N. Die Abscheidung der Schichten erfolgte mit der ionenstrahlgestützten Beschichtungstechnik (IBAD). Bei den untersuchten Hartstoffen handelt es sich um Karbide und Nitride bzw. Karbonitride von Titan und Bor sowie Boride von Titan, die der Zusammensetzung folgend formal in die ternären Schichtsysteme B-C-N, Ti-C-N und Ti-B-C eingeordnet bzw. zum Gesamtsystem Ti-B-C-N zusammengefasst werden können. Die Adhäsion der abgeschiedenen Schichten war auf allen Substraten mit Ausnahme einiger Glassubstrate sehr gut, was auf eine geeignete Vorbehandlung schließen lässt und durch den Aufbau eines breiten Schichtinterface bedingt durch den Ionenbeschuss zu erklären ist. Die härtesten Schichten wurden im System Ti-B-C und B-C-N abgeschieden. Das beste Verschleißverhalten besitzen die stickstoffhaltigen Schichten im System Ti-C-N, die unter N2+-Ionenbeschuss synthetisiert wurden. Hinsichtlich des Korrosionsschutzvermögens schneiden die TiBC-Schichten am besten und die TiCN-Schichten nur wenig schlechter ab. Die Eisenauflösung des Stahlsubstrates ist um ca. den Faktor einhundert gegenüber dem unbeschichteten Stahl reduziert. Die BCN-Schichten weisen eine vergleichsweise schlechte Schutzwirkung gegen korrosiven Angriff auf. Dies zeigt sich besonders im Langzeitverhalten, wo die TiBC- und TiCN- Schichten eine gute Schutzwirkung demonstrieren. Für eine Kombination von gutem Verschleißverhalten und wirksamem Korrosionsschutz sind Schichten im Ti-B-C-System am besten geeignet. In den Systemen B-C-N und Ti-C-N wurden bei einigen der Schichten außerdem Hinweise auf die Bildung von ternären Verbindungen ("BCN", "TiCN") gefunden. Es bestehen Bindungen zwischen den Schichtatomen B bzw. Ti, C und N und es deuten sich im XRD nanokristalline Phasen der ternären Verbindungen h-BCN und TiCN (kfz) in den betreffenden Schichten an. Die ternäre Phase liegt jeweils neben binären Phasen (Borkarbid, BN bzw. TiN, TiC) in der Gesamtschicht vor. Eine eindeutige Zuordnung zu den ternären Verbindungen ist jedoch aufgrund der vorliegenden Daten noch nicht möglich. Dazu sind weitere Untersuchungen und Vergleiche mit Ergebnissen anderer Autoren notwendig

Doping the spinel structure of cobalt oxide thin layers and the effects on physical and chemical properties

Feldmann J. Dotierung der Spinellstruktur von Kobaltoxid-Dünnschichten und deren Auswirkungen auf die physikalisch-chemischen Eigenschaften. Bielefeld (Germany): Bielefeld University; 2008.Spinels are highly catalytically effective already at low temperatures and serve as catalyst in many reactions because of their high redox ability. The spinel lattice permits high defect concentrations, so that doping strategy can be employed to tune its physicochemical properties. The present study focuses on the exploitation of the chemical vapor deposition process (CVD) as a rational preparation method for the investigation of monolithic and planar model catalysts. Co3O4 is a spinel that has been identified as a very promising catalytic material for deep oxidation reactions. Doping the spinel structure of cobalt oxide with zinc was achieved in the first stages of this study using conventional dual-precursor source CVD, but controlling the zinc concentration failed because of highly contrasting sticking coefficients of the used metal precursors. In order to increase the sticking coefficient of zinc, the CVD method was modified and combined with a Direct Liquid Injection (DLI) method and pulsed injection. The Pulsed Spray Evaporation CVD method (PSE-CVD), built up in this work, was optimized and tested on pure and with zinc or chrome doped Co3O4 films. The deposited thin films exhibited no contamination with other crystalline phases even when high M/Co ratios (>0.5) were attained. Using the new constructed deposition method, it was possible to grow pure and doped cobalt spinel layers on glass and metal substrates based on a mixture of acetylacetonates used as metal precursors, dissolved in ethanol. Zinc and chrome-doped layers were deposited successfully with growth rates (GR) between 1 and 2 nm/min at a reactor temperature of 500 °C. Doped layers were characterized using several analytical techniques including XRD, EDX and REM. The vibrational frequencies of the spinel lattice were observed using in situ IRES (Infrared Emission Spectra) and IRAS (Infrared Reflection Spectra) techniques. The thermal stability of Co3O4 and doped layers as thin films was measured with in-situ IRES (Infrared Emission Spectra). According to the Mars-van-Krevelen mechanism, catalysts need available oxygen iones to participate in catalytic reaction. O2--ions are donated to oxidize the reactant while the reduced catalyst is reoxidized afterwards. For this reason, redox ability of the catalyst (reducibility and re-oxidability) is investigated seperately using in situ IRES. Conductivity of a lattice shows the quantity or stability of defects in the structure. Co3O4 is a p-type semiconductor, where the lack of O2--ions (hole, defect) cause a positive charge carrier. In these investigations a specific conductivity of the layers was measured according to the four point method. In this thesis a new preparation method of pure and doped cobalt spinel layers was successfully established. The PSE-CVD is shown to be a highly suitable rational method for the deposition of thin layers with controlled stoichiometry and phase structures. This simplifies the detailed investigation of catalytic materials either in model-planar or as practical monolithic form. In situ emission FTIR measurement (IRES) represents a very sensitive method for the evaluation of the thermal behavior of solid materials. Thus it was possible for the first time to observe and evaluate reduction and oxidation procedures of catalytic layers during the reactions. This new analyzing process, which was well constructed and tested in the present work, allows an accurate investigation of the thermal characteristics of planar model catalysts with small surface areas.Spinelle sind bereits bei niedrigen Temperaturen in hohem Grade katalytisch aktiv und dienen aufgrund ihrer hohen Redox-Fähigkeit bei vielen Reaktionen als Katalysator. Das Spinellgitter ermöglicht hohe Konzentrationen an Störstellen, weshalb die Strategie der Dotierung eingesetzt werden kann, um die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Spinellgitters abzustimmen. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf die Ausnutzung der Chemischen Dampfphasenabscheidung (CVD) als praktische Vorbereitungsmethode für die Untersuchung von monolithischen oder planaren Modell-Katalysatoren. Co3O4 ist ein Spinell, der als sehr vielversprechendes katalytisches Material für Tiefen-Oxidationsreaktionen identifiziert worden ist. Das Dotieren der Spinellstruktur des Kobaltoxids mit Zink wurde in den ersten Phasen dieser Studie unter Verwendung der herkömmlichen "Dual-Precursor Source-CVD" durchgeführt, aber eine Kontrolle der Zinkkonzentration schlug aufgrund von stark kontrastierenden Haftkoeffizienten der benutzten Metallprecursoren fehl. Um den Haftkoeffizienten des Zinks zu erhöhen, wurde die CVD-Methode verändert und mit einer direkten Flüssigkeits-Einspritzung (DLI) und einer gepulsten Einspritzung kombiniert. Die Pulsed Spray Evaporation CVD-Methode (PSE-CVD) wurde in dieser Arbeit aufgebaut und optimiert und mit reinen sowie mit Zink oder Chrom dotierten Co3O4-Filmen getestet. Die abgeschiedenen Dünnfilme wiesen keine Verunreinigungen mit anderen kristallinen Phasen auf, selbst bei hohen M/Co-Verhältnissen (>0.5). Unter Verwendung der neu konstruierten Abscheidungsmethode war es möglich, reine und dotierte Kobaltspinellschichten auf Glas- und Metallsubstraten mittels Metallprecursoren, die auf einer Mischung der Acetylacetonate gelöst in Ethanol basierten, abzuscheiden. Zink- und chromdotierte Schichten wurden erfolgreich mit Wachstumsraten (WR) zwischen 1 und 2 nm/min bei einer Reaktortemperatur von 500 °C abgeschieden. Die dargestellten Schichten wurden unter Verwendung einiger analytischer Techniken einschließlich XRD, EDX und REM charakterisiert. Die Schwingungsfrequenzen des Spinellgitters wurden unter Verwendung der Techniken der IRES (Infrarotemissions-Spektroskopie) und IRAS (Infrarotreflektions-Spektroskopie) beobachtet. Die Wärmebeständigkeit von Co3O4-Dünnfilmen und von dotierten Schichten wurde mittels in-situ-IRES gemessen (Infrarotemissions-Spektren). Entsprechend dem Mars-van-Krevelen Mechanismus benötigen Katalysatoren erreichbare Sauerstoffionen, die an der katalytischen Reaktion teilnehmen. O2--Ionen werden abgegeben, um den Reaktanden zu oxidieren, während der reduzierte Katalysator danach reoxidiert wird. Aus diesem Grund wird die Redox-Fähigkeit des Katalysators (Reduzierbarkeit und Re-Oxidierbarkeit) separat unter Verwendung der in-situ-IRES untersucht. Die Leitfähigkeit eines Gitters zeigt die Quantität oder die Stabilität von Defekten in der Struktur. Co3O4 ist ein p-Halbleiter, in dem der Mangel an O2--Ionen (Loch, Defekt) einen positiven Ladungsträger verursacht. In diesen Untersuchungen wurde die spezifische Leitfähigkeit der Schichten mittels der vier-Punkt-Methode gemessen. In dieser Arbeit wurde erfolgreich eine neue Darstellungsmethode von reinen und dotierten Kobaltspinellschichten etabliert. Das PSE-CVD-Verfahren ist eine praktische, in hohem Grade geeignete Methode für die Abscheidung der Dünnschichten mit kontrollierter Stöchiometrie und Phasenstruktur. Dies vereinfacht die ausführliche Untersuchung von katalytischen Materialien entweder in modell-planarer oder als praktische monolithische Form. In-situ Emissions-FTIR (IRES) stellt eine sehr empfindliche Methode für die Auswertung des thermischen Verhaltens der festen Materialien dar. So war es zum ersten Mal möglich, Reduktions- und Oxidationsprozesse der katalytischen Schichten während der Reaktionen zu beobachten und auszuwerten. Dieser neue Analyse-Prozess, der in der vorliegenden Arbeit konstruiert und getestet wurde, erlaubt eine genaue Untersuchung der thermischen Eigenschaften der planaren Modell-Katalysatoren mit kleinen Oberflächen

Synthese und Eigenschaften von TrimethyIstannylmethyl-Indium(III)-Verbindungen

Trimethyltin methyllithium reacts with InCl3, CH3InCl2 and R2InCl (R = CH3, t-C4H9) with formation of the new compounds In(CH2SnMe3)3, CH3In(CH2SnMe3)2, (CH3)2InCH2SnMe3 and (t-C4H9)2InCH2SnMe3. The compounds are characterized by elemental analyses, 1H, 13C, 119Sn NMR and IR spectra

Der Einfluss von kardiorespiratorischer Fitness auf das Adipositas-Paradoxon bei Personen mit einer kardiovaskulären Krankheit

Einleitung: Kardiovaskuläre Krankheiten zählen zu den häufigsten Todesursachen und werden durch Übergewicht und Adipositas begünstigt. Das sogenannte Adipositas-Paradoxon besagt, dass Übergewichtige oder Adipöse, die bereits an einer kardiovaskulären Krankheit leiden, im Vergleich zu Normalgewichtigen mit derselben Krankheit, eine höhere Überlebenschance haben. Zusätzlich wird die kardiorespiratorische Fitness mit sinkender Mortalität in Verbindung gebracht. Ziel: Das Ziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss der kardiorespiratorischen Fitness auf das Adipositas-Paradoxon bei Personen mit einer koronaren Herzkrankheit oder Herzinsuffizienz aufzuzeigen und einen physiotherapeutisch relevanten Praxistransfer zu ziehen. Methode: Die für die Beantwortung der Fragestellung relevanten Studien wurden durch definierte Ein- und Ausschlusskriterien mittels einer Literaturrecherche in den Datenbanken CINAHL, Cochrane, Medline, PEDro und PubMed gesucht. Die Bewertung der Studien erfolgte über das AICA-Bewertungstool. Ergebnisse: Unter Berücksichtigung der kardiorespiratorischen Fitness konnte das Adipositas-Paradoxon nicht mehr oder nur noch in den tiefen Fitnessgruppen festgestellt werden. Alle Teilnehmenden der hohen Fitnessgruppe hatten eine tiefere Mortalitätsrate als jene der tiefen Fitnessgruppe. Somit ist die kardiorespiratorische Fitness der ausschlaggebende prognostische Faktor bezüglich der Mortalität. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse zeigen, dass die kardiorespiratorische Fitness in der Praxis grosse Relevanz aufweist und diese Thematik weitere Forschung benötigt.Background: Cardiovascular diseases are counted among the most frequent causes of death and can be triggered by overweight and obesity. The obesity paradox indicates that overweight or obese people, who already suffer from a cardiovascular disease, have a higher survival rate than their normal weight counterparts. In addition, cardiorespiratory fitness is associated with a lower mortality rate. Aim: The aim of this bachelor thesis is to evaluate the influence of cardiorespiratory fitness on the obesity paradox in people with a coronary heart disease or heart failure and to demonstrate its practical application. Methods: Specific inclusion and exclusion criteria were applied to search for the main studies in the following databases: CINAHL, Cochrane, Medline, PEDro and PubMed. The appraisal was carried out using the AICA evaluation tool. Results: When adjusting for cardiorespiratory fitness, the obesity-paradox only persisted in some of the low fitness groups. All participants of the high fitness group had a lower mortality rate than those of the low fitness group. Thus, cardiorespiratory fitness is the determining prognostic factor in mortality. Conclusion: The results demonstrate the importance of cardiorespiratory fitness in practice, but further research is needed

Großflächige Abscheidung von Graphen - Ein wichtiger Schritt für neuartige Bauelemente

Das wachsende Interesse an Graphen beruht auf seiner unverwechselbaren Bandstruktur und seinen damit zusammenhängenden herausragenden physikalischen Eigenschaften. Es wird daher weltweit nach einem Verfahren gesucht, Graphen großflächig und mit hoher Qualität abzuscheiden. In einer an der TH Wildau [FH] speziell für diese Aufgabe konzipierten Reaktionskammer wurde die Herstellung mittels chemischer Gasphasenabscheidung auf katalytischen Metalloberflächen für verschiedene Parameter studiert und deren Verträglichkeit mit der CMOS -Technologie untersucht. Die ersten Tests erfolgten auf Nickel, da hier eine im Volumen stattfindende katalytische Reaktion einsetzt. In weiteren Schritten fiel die Wahl auf Kupfer, da hier die Reaktion an der Oberfläche stattfindet und daher ein stabilerer Prozess realisiert werden konnte. Die Qualitätsprüfung der erzeugten Schichten erfolgte mittels Ramanspektrometrie

Principles and applications of CVD powder technology

Chemical vapor deposition (CVD) is an important technique for surface modification of powders through either grafting or deposition of films and coatings. The efficiency of this complex process primarily depends on appropriate contact between the reactive gas phase and the solid particles to be treated. Based on this requirement, the first part of this review focuses on the ways to ensure such contact and particularly on the formation of fluidized beds. Combination of constraints due to both fluidization and chemical vapor deposition leads to the definition of different types of reactors as an alternative to classical fluidized beds, such as spouted beds, circulating beds operating in turbulent and fast-transport regimes or vibro-fluidized beds. They operate under thermal but also plasma activation of the reactive gas and their design mainly depends on the type of powders to be treated. Modeling of both reactors and operating conditions is a valuable tool for understanding and optimizing these complex processes and materials. In the second part of the review, the state of the art on materials produced by fluidized bed chemical vapor deposition is presented. Beyond pioneering applications in the nuclear power industry, application domains, such as heterogeneous catalysis, microelectronics, photovoltaics and protection against wear, oxidation and heat are potentially concerned by processes involving chemical vapor deposition on powders. Moreover, simple and reduced cost FBCVD processes where the material to coat is immersed in the FB, allow the production of coatings for metals with different wear, oxidation and corrosion resistance. Finally, large-scale production of advanced nanomaterials is a promising area for the future extension and development of this technique

Processing of Silicon Carbide by Laser Micro Sintering

Silicon carbide – a solid with covalent bonds - is conventionally synthesized via the Acheson process. Usually solid bodies of silicon carbide with definite shapes are generated from the grained material via hot isostatic pressing or liquid phase sintering. Both processes are conducted under well-controlled temperature regimes. Applying the freeform fabrication technique “Laser Micro Sintering” poses a big challenge to experimental skill due to the nonequilibrium conditions that are characteristic features of laser material processing. Successive layers SiC layers with a thickness of 1μm were processed with coherent radiation of 1064 nm. The specific behavior of two different silicon carbide powders - one of them blended with additives - are reported along with interpretational approaches.Mechanical Engineerin