Microscopic characterization of pretransition oxide formed on Zr-Nb-Sn alloy under various Zn and dissolved hydrogen concentrations

Microstructure of oxide formed on Zr-Nb-Sn tube sample was intensively examined by scanning transmission electron microscopy after exposure to simulated primary water chemistry conditions of various concentrations of Zn (0 or 30 ppb) and dissolved hydrogen (H-2) (30 or 50 cc/kg) for various durations without applying desirable heat flux. Microstructural analysis indicated that there was no noticeable change in the microstructure of the oxide corresponding to water chemistry changes within the test duration of 100 days (pretransition stage) and no significant difference in the overall thickness of the oxide layer. Equiaxed grains with nano-size pores along the grain boundaries and microcracks were dominant near the water/oxide interface, regardless of water chemistry conditions. As the metal/oxide interface was approached, the number of pores tended to decrease. However, there was no significant effect of H-2 concentration between 30 cc/kg and 50 cc/kg on the corrosion of the oxide after free immersion in water at 360 degrees C. The adsorption of Zn on the cladding surface was observed by X-ray photoelectron spectroscopy and detected as ZnO on the outer oxide surface. From the perspective of OH - ion diffusion and porosity formation, the absence of noticeable effects was discussed further

Resistive Oxygen Gas Sensors for Harsh Environments

Resistive oxygen sensors are an inexpensive alternative to the classical potentiometric zirconia oxygen sensor, especially for use in harsh environments and at temperatures of several hundred °C or even higher. This device-oriented paper gives a historical overview on the development of these sensor materials. It focuses especially on approaches to obtain a temperature independent behavior. It is shown that although in the past 40 years there have always been several research groups working concurrently with resistive oxygen sensors, novel ideas continue to emerge today with respect to improvements of the sensor response time, the temperature dependence, the long-term stability or the manufacture of the devices themselves using novel techniques for the sensitive films. Materials that are the focus of this review are metal oxides; especially titania, titanates, and ceria-based formulations

Immunhistologische Untersuchungen zur Frakturheilung Midkine-defizienter Mäuse

Die Versorgung von Frakturen in der Medizin hat sich in den letzten Jahren stetig verbessert. Dennoch sind orthopädische Komplikationen, wie z.B. eine verzögerte Frakturheilung, eine lange Immobilität nach Fraktur oder die Ausbildung von Pseudoarthrosen in unserer alternden Gesellschaft ein weiterhin bestehendes Problem. Vor diesem Hintergrund gilt es, pharmakologische Ansatzpunkte zur Verbesserung der Frakturheilung zu identifizieren. Als einen solchen Ansatzpunkt untersuchten wir den Wachstumsfaktor Midkine während der Frakturheilung. Hierfür verwendeten wir ein murines Frakturheilungsmodell, das in einem standardisierten Operationsverfahren im Bereich der Femurdiaphyse osteotomiert und anschließend osteosynthetisch versorgt wurde. Anschließend wurde der Frakturkallus Midkine-defizienter Mäuse mit dem von Wildtyp-Mäusen mit Hilfe immunhistologischer Methoden verglichen. Darüber hinaus wurden mesenchymale Zellen auf die Expression spezifischer Rezeptormoleküle sowie auf den Einfluss von rekombinanten Midkine untersucht. Zunächst konnten wir zeigen, dass Midkine v.a. während der frühen Phase der Frakturheilung in mesenchymalen Vorläuferzellen und chondrogenen Zellen exprimiert wird. Im Vergleich der Midkine-defizienten Mäuse gegenüber den Wildtyp-Mäusen konnten wir hinsichtlich der Expression von Mineralisationsproteinen während der Knochenheilung keinen Unterschied feststellen. Jedoch zeigten die Midkine-defizienten Mäuse während der frühen Phase der Frakturheilung eine im Vergleich zu den Wildtyp-Mäusen verzögerte inflammatorische Antwort. Während andere Studien vor allem eine anabole Wirkung der Midkine-Defizienz auf den Knochen nachweisen konnten, scheint sich die Midkine-Defizienz in unserer Frakturheilungsstudie auf die inflammatorische Phase während der Knochenheilung auszuwirken. In unseren in-vitro Versuchen an mesenchymalen Zellen konnten wir vorausgegangene Experimente an osteoblastären Zellreihen bestätigen. Darüber hinaus ergaben sich weitere Hinweise, dass spezifische Expressionsmuster der Rezeptoren auf den verschiedenen Zelltypen für die Vermittlung der intrazellulären bzw. extrazellulären Wirkung von Midkine verantwortlich sein könnten. Es bleibt festzuhalten, dass Midkine eine wichtige Rolle während der inflammatorischen Phase der Frakturheilung spielt. Weitere Frakturheilungsstudien z.B. mit spezifischen Antikörpern werden zeigen, ob sich der Wachstumsfaktor Midkine als therapeutischer Ansatzpunkt zur Verbesserung der Knochenheilung eignen wird

Modellmaessige Behandlung der Waermeleitfaehigkeit bei komplizierten Gefuegen

SIGLEAvailable from the library of Erlangen-Nuernberg Univ., Erlangen (DE) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman

Midkine-deficiency delays chondrogenesis during the early phase of fracture healing in mice.

The growth and differentiation factor midkine (Mdk) plays an important role in bone development and remodeling. Mdk-deficient mice display a high bone mass phenotype when aged 12 and 18 months. Furthermore, Mdk has been identified as a negative regulator of mechanically induced bone formation and it induces pro-chondrogenic, pro-angiogenic and pro-inflammatory effects. Together with the finding that Mdk is expressed in chondrocytes during fracture healing, we hypothesized that Mdk could play a complex role in endochondral ossification during the bone healing process. Femoral osteotomies stabilized using an external fixator were created in wildtype and Mdk-deficient mice. Fracture healing was evaluated 4, 10, 21 and 28 days after surgery using 3-point-bending, micro-computed tomography, histology and immunohistology. We demonstrated that Mdk-deficient mice displayed delayed chondrogenesis during the early phase of fracture healing as well as significantly decreased flexural rigidity and moment of inertia of the fracture callus 21 days after fracture. Mdk-deficiency diminished beta-catenin expression in chondrocytes and delayed presence of macrophages during early fracture healing. We also investigated the impact of Mdk knockdown using siRNA on ATDC5 chondroprogenitor cells in vitro. Knockdown of Mdk expression resulted in a decrease of beta-catenin and chondrogenic differentiation-related matrix proteins, suggesting that delayed chondrogenesis during fracture healing in Mdk-deficient mice may be due to a cell-autonomous mechanism involving reduced beta-catenin signaling. Our results demonstrated that Mdk plays a crucial role in the early inflammation phase and during the development of cartilaginous callus in the fracture healing process

Entwicklung von Hochtemperatur-Brennstoffzellen (SOFC) der 50 kW Klasse Schlussbericht

The High Temperature Solid Oxides Fuel Cell (SOFC) is a very interesting alternative to the conventional power systems because of its superior electrical efficiency and extreme low polluting waste gases. Within this development programme, based on the planar design, stacks with high power density up to 10 kW power output could be manufactured and tested. It was demonstrated, that they can be thermally cycled, removed from the furnace, and operated again, which will be necessary for the factory acceptance test before implementation in the plant. Testing the single components and small stacks sufficiently long term stability could be demonstrated and the problems, occurred during stack operation, like degradation of contacts, mechanical stability of the cell and chemical stability of the glass sealing, could be solved. The improvement of the cell characteristics at lower temperature (<900 C) especially by inventing the scandia doped zirconia electrolyte represents an important feature to improve the long term stability of all components and to simplify the plant components and to reduce their costs. The operation of two parallel connected stacks (although no long operation time) and the dummy test for 2000 hours confirmed the plant and control concept. By the termination of the activies on the field of planar SOFC in favour of the tubular design the original target of this programme, the demonstration of a 50 kW plant, could not be realised. (orig.)Die oxidkeramische Hochtemperatur-Brennstoffzelle (SOFC) stellt durch ihren hohen elektrischen Wirkungsgrad und die extrem niedrigen Schadstoffemissionen eine aeusserst interessante Alternative zu den konventionellen Kraftwerkstypen dar. Im Rahmen dieses Entwicklungsprogrammes konnten basierend auf dem planaren Design SOFC Stacks mit hoher Leistungsdichte bis zu einer Leistung von 10 kW hergestellt und betrieben werden. Es wurde gezeigt, dass diese Stacks thermisch zykliert und aus dem Teststand ausgebaut werden koennen, um nach dem Abnahmetest in einer Anlage eingebaut zu werden. An Einzelkomponenten und an kleinen Stacks konnte der Nachweis erbracht werden, dass eine ausreichende Lebensdauer erzielt werden kann und die beim Stackbetrieb noch aufgetretenen Probleme, wie Kontaktalterung, mechanische Stabilitaet der MEA und Bestaendigkeit des Glaslotes, geloest werden koennen. Die Verbesserung der Zelleigenschaften bei niedrigerer Betriebstemperatur (<900 C), vor allem durch die Einfuehrung von Scandium-dotiertem Zirkonoxid als Elektrolyt, stellt einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Langzeitbestaendigkeit und zur Vereinfachung und Verbilligung der Anlagenkomponenten dar. Der Betrieb mit zwei parallel geschalteten Stacks (wenn auch nur kurzzeitig) und der Dummy-Betrieb ueber 2000 h bestaetigte das Konzept der Anlagen- und Verfahrenstechnik, das gleichzeitig weiter verfeinert werden konnte. Durch die vorzeitige Beendigung der Aktivitaeten auf dem Gebiet der planaren SOFC konnte das urspruengliche Ziel der Demonstration einer 50 kW Anlage nicht mehr realisiert werden. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F00B456 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung und Forschung (BMBF), Bonn (Germany)DEGerman

Flexural rigidity and moment of inertia was significantly reduced in <i>Mdk</i>-deficient mice after 21 days of the healing period.

<p>Biomechanical and μCT analyses of fractured femur after 21 and 28 days of healing. The volume of interest was determined as the whole periosteal callus between the two inner pin holes. A) Relative flexural rigidity of fractured femur in comparison to intact femur at day 21 and B) at day 28. C) Moment of inertia of the periosteal fracture callus in bending axis x at day 21 and D) at day 28. E) Bone volume to total volume fraction of the periosteal fracture callus at day 21 and F) at day 28. *Significantly different from wildtype (p<0.05). (n = 6–7 per group).</p