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In this study, polyetheretherketone composites were compounded using a two-screw extruder followed by injection moulding. The effects of multi-fillers on the mechanical properties and crystallization performances were investigated. Differential scanning calorimetry results indicate that the addition of fillers slightly increases the crystallization temperature and crystallinity. Compared to neat polyetheretherketone, the incorporation of inorganic filler leads to a significant improvement in matrix hardness, matrix stiffness and a slight increase in tensile strength. However, the material ductility, the impact strength and the fracture toughness of polyetheretherketone composites decrease. Fractography analyses show that the addition of fillers restraints the ductile deformation of polymers, which is responsible for the reduction of material ductility, impact strength as well as fracture toughness of polyetheretherketone composites.

Secondary particles comprising a large number of nickel-rich single crystal primary particles are extensively used as storage particles in cathodes of lithium-ion batteries. It is well-established that crack formation in secondary particles is an important degradation mode that contributes to decline in battery performance. Recent X-ray tomographic observations suggest that, at very low C-rates, concentration gradients of lithium within an NMC811 secondary particle are negligible yet cracking still occurs. Additionally, during delithiation the primary particles shrink yet a volumetric expansion of the secondary particle occurs. These observations are explained by a numerical model of distributed cracking due to the extreme anisotropy of lithiation strain of primary particles. The incompatible deformation from grain to grain induces large self-stresses even in the absence of spatial gradients in the lithium concentration. The stress state is sufficient to drive a dynamic catastrophic fracture event, and the associated kinetic energy acquired by the primary particles moves them apart (akin to an explosive event) with the carbon and binder domain surrounding each secondary particle restricting the outward motion of the primary particles. It is predicted that a volume expansion of the secondary particles on the order of 20 % accompanies cracking, in agreement with recently reported observations.

In vivo wird Zelldifferenzierung häufig von Zell-Oberflächenkontakten induziert. Eine Zelldifferenzierung lässt sich möglicherweise auch mit künstlichen nano oder mikrostrukturierten Oberflächen erreichen. Mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) des Precursors [H2AlOtBu]2 werden metastabile HAlO Schichten, die mittels IR-Spektrensimulation näher charakterisiert werden, und Al·Al2O3-Kompositschichten erzeugt. Die Al·Al2O3 Schichten werden über geschickte Parameter-Wahl in Form von verzweigten und unverzweigten Nanodrähten erzeugt, stellen also als Nanostrukturen dar. Abhängig von einer Überstruktur zeigen sie unterschiedliches Benetzungsverhalten von hydrophil bis superhydrophob. Die metastabile HAlO-Phase wird mittels Laserinterferenztechniken periodisch mikrostrukturiert. Beide Oberflächen werden in der Zellkultur mit normalen humanendermalen Fibroblasten eingesetzt; HAlO zeigt eine gute Biokompatibilität, Al·Al2O3-Nanostrukturen müssen funktionalisiert werden, um Biokompatibilität zu erreichen.

Transparente elektrisch leitfähige Sb-dotierte SnO2-Einzel- und Mehrfachschichten wurden über das Sol-Gel-Tauchverfahren hergestellt. Die Schichten wurden auf Borosilikat- und Kieselglassubstraten bei Temperaturen bis zu 1100°C aufgebracht. Als Precursoren wurden SnCl2(OAc)2 (Dichlorzinndiacetat), SnCl2 und (SnOBut)4 verwendet. Es wurden die Einflussfaktoren auf die morphologischen und elektrischen Eigenschaften der Schichten untersucht. Die strukturelle Analyse der Einzelschichten ergab einen porösen Aufbau der Schichten aus Kristalliten, deren Größe mit zunehmender Dotierung abnahm, während eine Erhöhung der Sintertemperatur und der Heizrate eine Vergrößerung der Kristallite nach sich zog. Die Schichten sind in der Regel aus einer verdichteten Oberflächenschicht und einem porösen Bulkmaterial aufgebaut. Das Minimum des spezifischen Widerstandes wurde in einem Bereich zwischen 4 und 6 mol% Dotierungskonzentration beobachtet, wobei die höchste Ladungsträgerbeweglichkeit bereits bei etwa 1 mol% erreicht wird. Der niedrigste Flächenwiderstand wurde bei einer Sintertemperatur von ca. 800°C und hoher Heizrate erreicht. In Mehrfachschichten wurde bei Einzelschichtdicken größer als 10 nm entsprechend eine alternierende Schichtstruktur aus verdichteten Oberflächenschichten und poröser Bulkschicht erhalten, während bei Einzelschichtdicken um 2,5 nm eine Säulenstruktur beobachtet wurde. Abnehmende Einzelschichtdicken und höhere Sintertemperaturen bedingen dabei größere Kristallite. Auf der Basis dieser Ergebnisse wurde ein Modell entwickelt, das erlaubt, die elektrischen Eigenschaften der verdichteten Oberflächenschicht und der porösen Schichtstruktur zu berechnen. Die elektrischen Eigenschaften der Mehrfachschichten werden von der Dicke der Einzel¬schichten, der Sintertemperatur, dem Dotiergrad, dem Sinterprozess und den Precursoren beeinflusst. Der niedrigste spezifische Widerstand wurde unabhängig von der Gesamtschichtdicke bei einer Einzelschichtdicke von 5 nm gefunden. Die optimale Dotierungskonzentration liegt im Falle der Mehrfachschichten bei 2 — 4 mol% SbCl3 bei einer optimalen Sintertemperatur von 800°C. Die mittlere Transmission der Einzel- und Mehrfachschichten im sichtbaren Bereich liegt bei Gesamtschichtdicken um 100 nm bei 80% und nimmt auf etwa 70% bei Schichtdicken um 300 - 500 nm ab.

Mittels kolloidaler Techniken wurden Pulvermischungen aus Ruß, Al2O3 und SiO2 erzeugt, wobei das SiO2 sowohl partikulär als auch als Schicht vorlag, und gefriergetrocknet. Aus diesen Pulvern wurden durch carbothermische Reduktion des SiO2 und einer nachfolgenden Mahlung homogene Al2O3/SiC Kompositpulver erhalten. Diese Pulver enthielten 5 und 10 Vol.-% SiC und wurden durch uniaxiales Heißpressen nahezu vollständig verdichtet. Die Al2O3/SiC Komposite wiesen eine homogene Verteilung der Siliziumkarbidpartikel auf, wobei eine Abhängigkeit der SiC- Verteilung von den Ausgangsstoffen gefunden werden konnte, denn nur bei der Verwendung eines hydrophilen SiO2-Pulvers konnte eine überwiegend intragranulare Position der SiC- Partikel festgestellt werden. Die Bruchzähigkeit der Komposite, die mit der ICL-Methode bestimmt wurde, lag im Bereich von 5 MPa•m0,5, wobei in den Kompositen eine Rissausbreitung nach Palmqvist nachgewiesen werden konnte. Die Bruchfestigkeit wurde im 4-Punkt-Biegeversuch ermittelt und zeigte eine starke Anhängigkeit von der Probenvorbereitung. Die maximal erreichte Festigkeit betrug 700 MPa für Komposite mit 5 Vol.-% SiC und 850 MPa für ein Komposit mit 10 Vol.-% SIC. Somit zeigten die Komposite eine deutliche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften im Vergleich zum Matrixwerkstoff und reichen zum Teil über den Stand der Technik hinaus. Eine Aussage zum qualitativen Verlauf der Festigkeit in Abhängigkeit vom SiC -Gehalt konnte nicht getroffen werden, da andere Faktoren wie die Matrixkorngröße und die Probenvorbereitung einen größeren und weniger mittelbaren Einfluss ausüben und daher kein klares Resultat diesbezüglich erkennen lassen.