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    Aktive Myonen-Radiografie
    In der Atmosphäre entstehen durch die Einwirkung kosmischer Strahlung hochenergetische Teilchen namens Myonen, die nahezu jede Substanz über große Längen durchdringen können. Diese natürliche Myonen-Strahlung wird seit Jahrzehnten beispielsweise in der Geologie zur Untersuchung unterirdischer Strukturen oder in der Archäologie zur Detektion von Hohlräumen (z. B. in Pyramiden oder im Untergrund) genutzt. Zunehmend werden bildgebende Verfahren der Myonen-Radiografie auch zur Durchleuchtung von Objekten in den Bereichen Industrie, Bauwesen und Sicherheit erforscht. Durch künstliche, transportable Myonen-Quellen mit höherer Intensität könnten diese Verfahren, die zum Teil tage- bis monatelange Messdauern erfordern, deutlich beschleunigt werden. Dadurch könnten sich für eine solche aktive Myonen-Radiografie in Zukunft auch gänzlich neue Anwendungsmöglichkeiten ergeben.
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    Werkstofftrends: Reversible Klebstoffe
    ( 2024)
    Freudendahl, Diana Maria
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    Recycling und die möglichst effektive und sortenreine Trennung von Stoffen sind wichtige Voraussetzungen für eine nachhaltige Zukunft. Im Vergleich zu verschraubten oder genieteten Materialverbunden ist dies bei verklebten Verbundwerkstoffen deutlich aufwändiger. Einerseits müssen verklebte Strukturbauteile, bspw. in der Automobilindustrie, der Telekommunikation, der Luft- und Raumfahrt sowie in der Energiewirtschaft, schon aus Sicherheitsgründen über ihre gesamte Nutzungsdauer zuverlässige Materialverbunde gewährleisten. Im Hinblick auf den Leichtbau ist die Anwendung von Strukturklebstoffen zudem unerlässlich und durch ihre einfache Art der Anwendung sehr vorteilhaft. Andererseits führt ihre Festigkeit und großflächige Verbindung nach Nutzungsende, aber teilweise auch schon bei der Wartung, zu erheblichen Schwierigkeiten. Hier bieten reversible Klebstoffe, welche sich auf einen externen Reiz und zu einem definierten Zeitpunkt hin ablösen lassen (Debonding), große Vorteile. Der Artikel zeigt mögliche Debonding-Mechanismen auf und gibt einen Ausblick auf die weitere Entwicklung.
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    Standardization Gaps in European Disaster Management
    ( 2024) ; ;
    Sakkas, Georgio
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    Tsaloukidis, Ioannis
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    Kazantzidou-firtinidou, Danai
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    Woitsch, Pertti
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    Perilä, Jaakko
    The management of large-scale disasters, caused for example by natural hazards, industrial accidents or terror attacks, requires collaboration of different types of organizations. The organizations can use different equipment and tools, follow different strategies and procedures, or have different understandings of relevant terms. These differences, increasingly complex when it comes to international cooperation, can cause severe lack of interoperability that can result in vital time delays. An approach to increase interoperability in European disaster management is to standardize solutions, such as technical tools, procedures or terminology. However, standardization is not always trivial, in some cases it is impossible, in others there are challenges to overcome. In context of an EU initiative to facilitate and push standardization across all fields of European disaster management, an initial step was to gather standardization gaps in a comprehensive manner. Standardization gaps are the result of comparing end-users’ standardization needs with existing standards. Selected results of the gap analysis are presented in this article, and put into context of the general structure of disaster management standardization. Related challenges such as the proper involvement of all relevant stakeholders, and specific characteristics of the disaster management domain are addressed, and suggestions for a way forward are provided.
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    Neutron Induced Single-Event-Effects in Gallium-Nitride High Electron Mobility Transistors
    ( 2024)
    Wölk, Dorothea
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    Dewald, Alfred
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    Michely, Thomas
    This work is focused on the study of radiation-induced, especially neutron induced, single event effects in normally off gallium nitride high electron mobility transistors (GaN HEMTs). Normally off gallium nitride high power transistors have been commercially available on the market for a short number of years. Due to a large bandgap between conduction and valence band, this semiconductor material is inherently more resistant to failure due to induced charge carriers. In particular, the sensitivity to charge introduced by single particles has thus far only been investigated briefly. The knowledge about the reliability of the devices against radiation effects is important to ensure the reliability and functionality for safety relevant applications in space as well as on Earth. At this point in time, no protocols for testing GAN HEMTs on radiation hardness and single event effects have been published. In this study, three commercially available gallium nitride high electron mobility transistors of different device designs were investigated and compared with respect to their sensitivity to single event effects caused by radiation, especially neutrons. For this purpose, the devices under test were irradiated with the same assembly using five different types of particles and measured online. Irradiation was performed using high-energy xenon ions, ultra-high-energy lead ions, high-energy protons, monoenergetic neutrons and neutrons whose energy is similar to the atmospheric spectrum. The devices were irradiated with drain voltage applied but blocked and for each measured device the leakage current between drain and source as well as gate and source were recorded, likewise failures of the devices due to short circuit were registered. From the measurement data it was possible to determine the failure rate and the cross section for Single Event Effects due to particle ion interactions. Furthermore, the dependence of the failure rate on the energy deposition in the material and the comparability of proton and monoenergetic neutron measurements with the failure rate due to atmospheric neutrons were investigated. By observing gate and drain leakage current, two different failure mechanisms could be observed. In this work, no failures below 60% of the nominal drain voltage and 50% of the measured breakdown voltage of the devices were observed. Summarized and interpreted in the context of previous measurements, no inherent radiation hardness of the investigated gallium nitride high electron mobility transistors over comparable silicon or silicon carbide transistors could be shown for single particle effects.
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    Werkstofftrends: Geordnete mesoporöse kristalline Gerüststrukturen
    ( 2024) ; ;
    Freudendahl, Diana Maria
    Geordnete mesoporöse kristalline Gerüststrukturen (Mesoporous Crystalline Frameworks, MCF), die sowohl funktionelle Strukturen als auch eine gut definierte Porosität aufweisen, finden aufgrund ihrer extrem großen Oberflächen mit einem im Verhältnis sehr kleinen Volumen und Gewicht derzeit große Beachtung. Sie bieten aufgrund ihrer optimierbaren Mesoporosität und kristallinen Beschaffenheit zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten bei denen eine schnelle Diffusion und ein schneller Kontakt zur Oberfläche erforderlich sind. Daher sind sie kürzlich in den Fokus der Forschung an wiederaufladbaren Batterien, Superkondensatoren, Brennstoffzellen, Photovoltaikanlagen, Elektrokatalysatoren und Photokatalysatoren geraten.
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    Biohybride Robotik
    Biohybride Systeme entstehen durch Integration von lebenden Zellen oder lebenden Geweben in synthetische bzw. technische Strukturen, so dass die Systeme mit biologischen Funktionen ausgestattet werden - z. B. der Fähigkeit sich selbst mit Energie zu versorgen, sich selbst zu heilen oder auf Veränderungen in ihrer Umgebung zu reagieren. Die wichtigste Eigenschaft und die Hauptmotivation bei der Entwicklung von biohybriden Systemen ist jedoch die hohe Energieeffizienz der lebenden Zellen. Daher werden lebende Zellen in der Robotik bislang fast ausschließlich als effiziente Lösungen in der Aktorik erforscht. Dabei werden entweder einzelne Zellen, wie z. B. Bakterien oder Spermien eingesetzt, die zu einer eigenständigen Fortbewegung in der Lage sind, wodurch Systeme auf Mikroebene erzeugt werden, oder multizelluläre Konstrukte, wie z. B. Skelett- oder Herzmuskelgewebe von Säugetieren, die in der Lage sind, aufgrund der zelleigenen Kontraktilität Kraft zu erzeugen und dadurch Bewegung auszulösen.
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    Organoide Intellligenz
    Künstlich hergestellte menschliche Gehirnzellen als Hardware von Computern - Anfang 2023 machte eine Forschergruppe Schlagzeilen mit einer Roadmap hin zur Realisierung derartiger Systeme. Aus rein technologischer Sicht könnte das in einigen Jahrzehnten tatsächlich möglich werden. Im Vergleich zur konventionellen Informations- und Kommunikationstechnik erhofft man sich wesentliche Fortschritte bei Geschwindigkeit und Energieverbrauch insbesondere von Systemen zur Entscheidungsunterstützung und dem maschinellen Lernen. Eine wesentliche Rolle für die diesbezüglichen Entwicklungsaktivitäten werden aber auch nichttechnische Aspekte juristischer bzw. die gesellschaftliche Akzeptanz betreffender Art spielen.
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    Assessing emerging sustainability-oriented technologies: the case of precision agriculture
    ( 2024)
    Rennings, Michael
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    Block, Carolin
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    Bröring, Stefanie
    The pressing need for a transition towards a more sustainable economy has given rise to sustainability-oriented innovations (SOIs). The development of SOIs involves a wide range of emerging technologies, some of which are highly uncertain and may have the potential to transform an existing industry. Thus, the identification and assessment of emerging technologies is pivotal for established companies to evaluate business opportunities as well as for researchers and policy makers to support the transition to a more sustainable economy. Therefore, we aim to contribute by offering a new approach that seeks to assess such emerging technologies that contribute to sustainability transition (i.e., sustainabilityoriented technologies (SOTs)) by means of spectral cluster analysis based on the semantic similarities of scientific research articles in the field of precision agriculture (PA); a case example where multiple SOIs occur. Our analyses reveal that spectral cluster analysis is a suitable approach for assessing emerging SOTs. In addition, multi-perspective assessments based on, inter alia, related United Nations Sustainable Development Goals, Web of Science subject categories, strategic diagrams, and business models allows to render a holistic assessment of a scientific research area (in this case PA) and its emerging SOTs as well as their evolution into commercial SOIs.
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    Quantentechnologien
    Der Beitrag gibt einen Überblick über grundlegende Quantentechnologien, bei denen einzelne Quantenzustände präpariert und genutzt werden. Einige Funktionsprinzipien werden erklärt und mögliche Anwendungen sowie deren Vor- und Nachteile genannt.