Influence of the Distance between Nanoparticles in Clusters on the Magnetization Reversal Process

Fourfold magnetic nanoparticles, created from nanowires or in the form of an open square, offer the possibility of creating quaternary memory devices with four unambiguously distinguishable stable states at remanence. This feature, however, has been simulated for single magnetic nanoparticles or clusters with interparticle distances similar to the nanoparticle dimensions. For the possible use in bit-patterned media, it is important to understand the scaling behavior of the stability of the additional intermediate states with the interparticle distance. The paper investigates exemplarily nanoparticles of two shapes which were found to be optimum to gain four states at remanence. For clusters of these particles, the probability of reaching the additional intermediate states in all particles in the same field region is strongly reduced with decreased interparticle distance. The differences between both shapes indicate possible solutions for this problem in the form of new nanoparticle shapes

Smart Textiles in MINT-Fächern – Elektronik mit Nadel und Faden

Smart Textiles, auch als intelligente Textilien bezeichnet, bieten in der Schule sowie im Bachelorstudium neue Möglichkeiten, motorische Fähigkeiten mit Elektronik-Kenntnissen zu verbinden. Die meisten Smart Textiles gehören zu den E-Textiles, den elektronischen Textilien, die beispielsweise leitfähige Garne als Datenleiter enthalten oder leitfähige textile Flächen als Druck- oder Dehnungssensoren. Hinzu kommen textilbasierte oder textilintegrierte Sensoren und Aktoren, eine interne oder externe Kommunikation und eine Batterie oder eine ähnliche Energiequelle. Die Datenverarbeitung geschieht normalerweise über textilintegrierte Microcontroller oder Miniatur-Computer. Solche E-Textiles bieten die Möglichkeit, „typisch weibliche“ Interessen, wie Nähen und Textilien, mit „typisch männlichen“ Wissensbereichen wie Elektronik und Programmierung zu verbinden. Sie können in Schule und Hochschule genutzt werden, um solche althergebrachten Klischees zu überwinden, und den Schüler(inne)n und Student(inn)en helfen, sich über die häufig unbewusst selbst gesetzten Grenzen hinwegzusetzen

Shape memory textiles – technological background and possible applications

While shape memory alloys (SMAs) and shape memory polymers (SMPs) can already be found in diverse applications, shape memory textiles are less often used. Nevertheless, they are regularly investigated. Typical ways to produce shape memory textiles (SMTs) are introducing shape memory wires, printing shape memory polymers on them (“4D printing”), or using textile materials such as poly(lactic acid) (PLA) which show shape memory properties on their own. This review gives a brief overview of these technological possibilities and possible applications of shape memory textiles

Formgedächtnispolymere – vom 3D-Druck zur Polymerchemie

Der 3D-Druck bietet heutzutage ganz neue Möglichkeiten, Schüler(innen) und Student(inn)en an verschiedenste Wissensgebiete heranzuführen. Neben der Konstruktion, die mit einfachen Online-Programmen begonnen und zu komplizierten Formen fortgeführt werden kann, spielt hier vor allem die Materialwissenschaft eine wichtige Rolle. Die meisten preiswerten 3D-Drucker arbeiten nach dem Fused-Deposition-Modeling(FDM)-Verfahren, bei dem ein geschmolzenes Polymer-Filament durch eine Düse gepresst und lagenweise auf dem Druckbett abgelegt wird, bis die gewünschte dreidimensionale Form entsteht. Die Vielzahl hierfür erhältlicher Filamente ermöglicht es heutzutage, unterschiedlichste Materialeigenschaften auszuwählen, von herkömmlichen Polymeren wie Polylactid (PLA) bis zu faserverstärkten, mit Metallpartikeln gefüllten oder auch flexiblen Filamenten. Ein besonders interessantes Material ist PLA, das nicht nur einfach zu drucken ist, sondern auch Formgedächtniseigenschaften aufweist. Dies bedeutet, dass es sich stark verformen und anschließend durch Wärmezufuhr wieder in die ursprüngliche Form zurückbringen lässt – solange keine Teile des Objekts brechen. Solche Formgedächtnis-Objekte können durch eine angepasste Konstruktion optimiert werden, die Schwachstellen weitestgehend verhindert und auf diese Weise möglichst viele Regenerationszyklen ermöglicht. Je nach Kenntnisstand der Beteiligten können dabei vorhandene Füllstrukturen ausgewählt oder auch eigene Strukturen konstruiert werden. Auf diese Weise können Schüler(innen) und Student(inn)en spielerisch das Zusammenspiel aus Konstruktion und Material erfahren

Evaluation des Langzeiterfolgs physikalischer Experimente im Kindergarten

Nachdem in den letzten Jahren eine Sammlung physikalischer Experimente für Vorschulkinder zusammengestellt wurde, die sich an der Lebenswirklichkeit der Kinder orientierte, anstatt auf möglichst spektakuläre Effekte und ”Zaubertricks” abzuzielen, wurde nun untersucht, welche Ergebnisse und Erklärungen die Kinder nach 6-12 Monaten noch behalten hatten. Erwartungsgemäß zeigte sich, dass die Vorschulkinder einen Großteil der Experimente, die sie selbst durchgeführt hatten, noch beschreiben und auch die jeweiligen Ergebnisse wiedergeben konnten. Bei komplexeren Versuchen wurden jedoch manchmal einzelne Punkte vergessen, was nahelegt, solche Experimente mit zeitlichem Abstand noch einmal zu wiederholen. Der Text stellt anhand einer Auswahl einfacher Experimente die Ergebnisse der Interviewstudie dar und beschreibt, welche Fakten die Kinder leicht verstehen und im Gedächtnis behalten können und was ihnen schwerer fällt

On the Possible Use of Textile Fabrics for Vertical Farming

Vertical farming is one of several ideas that are being developed further by diverse research groups, companies and private citizens. Due to the growing problems of urbanisation and a growing population, vertical farming has presented itself as one possibility to feed people, particularly in large and densely crowded cities, in an efficient and eco-friendly way. Interestingly, while agrotextiles are often used in agriculture and textile fabrics can be bought, for example, as frames for small vertical farming solutions for private balconies, only a few researchers have studied the possibilities of using textile fabrics as substrates for vertical faming to date. This study provides an overview of possible future applications of textile fabrics in vertical farming solutions

Interdisziplinäre Experimente im Modul „Naturwissenschaftliche Grundlagen“ am Bei-spiel einer Farbstoffsolarzelle

In vielen ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen lernen die Studierenden zwar ein oder zwei Semester lang die Grundlagen der Physik kennen, häufig fehlen ihnen jedoch jegliche Grundlagen in Chemie oder Biologie, obwohl diese Naturwissenschaften für interdisziplinäre Projekte durchaus nützlich sein können. In den Studienrichtungen Mechatronik und Apparative Biotechnologie wird daher ein neues Modul „Naturwissenschaftliche Grundlagen“ konzipiert  und im kommenden Jahr umgesetzt, in dem neben der Physik auch Chemie und Biologie gelehrt werden. Diese Kombination erlaubt die Integration interdisziplinärer Fragestellungen in den Unterricht. In den Praktika beschäftigen sich die Studierenden dementsprechend mit Experimenten, in denen viele verschiedene Wissensgebiete verknüpft sind.Der Artikel stellt beispielhaft das Experiment „Farbstoffsolarzelle“ vor. Beim Bau einer Farbstoffsolarzelle und der Aufnahme ihrer I-U-Kennlinie werden u. a. die Bereiche Elektronik (Schaltkreise, strom-/spannungsrichtige Messungen), Leitfähigkeit (Elektronen, Halbleiter, Leiter) und Licht (Maßeinheiten, Wellenlängen) angesprochen, aber ebenso Redox-Reaktionen, Farbstoffe und elektronische Übergänge in Molekülen. Der Text stellt die bisherigen Erfahrungen in der Umsetzung dieses Versuches mit Studierenden dar und gibt einen Ausblick auf weitere Details des zukünftigen Praktikumsversuchs

Interdisziplinäre Experimente im Modul „Naturwissenschaftliche Grundlagen“ am Bei-spiel einer Farbstoffsolarzelle

In vielen ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen lernen die Studierenden zwar ein oder zwei Semester lang die Grundlagen der Physik kennen, häufig fehlen ihnen jedoch jegliche Grundlagen in Chemie oder Biologie, obwohl diese Naturwissenschaften für interdisziplinäre Projekte durchaus nützlich sein können. In den Studienrichtungen Mechatronik und Apparative Biotechnologie wird daher ein neues Modul „Naturwissenschaftliche Grundlagen“ konzipiert  und im kommenden Jahr umgesetzt, in dem neben der Physik auch Chemie und Biologie gelehrt werden. Diese Kombination erlaubt die Integration interdisziplinärer Fragestellungen in den Unterricht. In den Praktika beschäftigen sich die Studierenden dementsprechend mit Experimenten, in denen viele verschiedene Wissensgebiete verknüpft sind.Der Artikel stellt beispielhaft das Experiment „Farbstoffsolarzelle“ vor. Beim Bau einer Farbstoffsolarzelle und der Aufnahme ihrer I-U-Kennlinie werden u. a. die Bereiche Elektronik (Schaltkreise, strom-/spannungsrichtige Messungen), Leitfähigkeit (Elektronen, Halbleiter, Leiter) und Licht (Maßeinheiten, Wellenlängen) angesprochen, aber ebenso Redox-Reaktionen, Farbstoffe und elektronische Übergänge in Molekülen. Der Text stellt die bisherigen Erfahrungen in der Umsetzung dieses Versuches mit Studierenden dar und gibt einen Ausblick auf weitere Details des zukünftigen Praktikumsversuchs