Philip Scharfer - Academia.edu (original) (raw)
Papers by Philip Scharfer
Chemie Ingenieur Technik, 2014
Experimental Techniques, 2006
Chemie Ingenieur Technik, 2014
Chemie Ingenieur Technik, 2014
Chemie Ingenieur Technik, 2014
Chemie Ingenieur Technik, 2014
Proceedings of the 15th International Heat Transfer Conference, 2014
Chemie Ingenieur Technik, 2014
Chemie Ingenieur Technik, 2014
Chemie Ingenieur Technik, 2014
Durch Einbettung von Nanopartikeln in eine Polymermatrix werden Polymeren neue Eigenschaften verl... more Durch Einbettung von Nanopartikeln in eine Polymermatrix werden Polymeren neue Eigenschaften verliehen. Die Funktionalität von diesen Polymer-Partikel-Kompositen hängt neben der Materialauswahl von der Komponentenverteilung ab. Kompositfilme werden durch Trocknung von Dispersionen hergestellt, wobei der Trocknungsprozess die Komponentenverteilung im trockenen Film beeinflusst. Um die Struktur einstellen und dadurch eine optimale Funktion erzielen zu können, ist die Kenntnis des Trocknungsprozesses und der für die Strukturbildung bestimmenden Mechanismen von entscheidender Bedeutung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein bestehendes Modell zur Beschreibung der Trocknung von Partikeldispersionen so weiterentwickelt, dass sich die Partikel-und Polymerverteilung auch in ternären Systemen während der Trocknung berechnen lässt. Dieses Modell wurde anhand eines Modellstoffsystems validiert. Hierzu wurden Kompositfilme hergestellt, unter unterschiedlichen Randbedingungen getrocknet und die Zusammensetzung der trockenen Filme lokal mittels konfokaler, dreidimensionaler Ramanspektroskopie untersucht. Die Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass sich die Filmbildung in unterschiedliche Regime unterteilen lässt. Um die für die Strukturbildung bestimmenden Mechanismen besser verstehen zu können, wurde die Partikelverteilung während der Trocknung mittels Kryo-REM aufgezeichnet. In vielen Anwendungsbereichen müssen funktionale Schichten aus der flüssigen Phase auf einem Substrat aufgebracht und anschließend das zugegebene Lösemittel durch Trocknung entfernt werden. Die industrielle Trocknung solcher Schichten geschieht häufig in kontinuierlich durchlaufenen Prallstrahltrocknern, welche die für die Lösemittelverdunstung notwendige Energie über einen konvektiven Wärmestrom zuführen. In der vorliegenden Untersuchung zur Trocknung von wasserbasierten Elektrodenbeschichtungen für Lithium-Ionen-Batterien wurde ein Ytterbium-Faserlaser (Wellenlänge 1070 nm) zur gezielten Induzierung eines zusätzlichen Wärmestroms in die Schicht eingesetzt, um die Trocknungstemperatur über die Beharrungstemperatur hinaus zu erhöhen. Dabei wurde die Laserstrahlung mithilfe eines Galvoscanners über die beschichtete Probe geführt. Vergleichbare Stoffübergangsbedingungen bei den Versuchen wurden durch eine Überströmung der Schicht in einem Trocknungskanal erreicht. Trocknungs-verlaufskurven wurden bei verschiedenen Laserstrahlungsintensitäten gravimetrisch gemessen. Diese ersten Versuche zeigten, dass die laserunterstützte Trocknung eine wirksame Erhöhung der Trocknungstemperatur ermöglicht. Es soll nun untersucht werden, wie sich die Erhöhung der Trocknungsrate auf die Energieeffizienz des Trocknungsschrittes und die Eigenschaften der Schichten auswirken.
Chemie Ingenieur Technik, 2014
Colloids and surfaces. B, Biointerfaces, 2014
Segregation of the protein bovine serum albumin (BSA) and lactose in thin aqueous films during dr... more Segregation of the protein bovine serum albumin (BSA) and lactose in thin aqueous films during drying was investigated by examining the composition of the dried films using inverse micro Raman spectroscopy (IMRS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) sputter-depth profiling. The composition was uniform through the thickness of the dried films except within a 10nm region at the exposed surface where BSA had accumulated, most likely due to its surface activity. The thickness of the BSA layer was similar to the diameter of a BSA molecule, which suggests that a single monolayer of BSA adsorbed at the exposed surface. The BSA surface concentration of the dried films was constant over a wide range of BSA bulk concentrations, indicating that the aqueous surface became saturated with BSA during drying. The BSA surface layer of order 10nm was significantly thinner than the film thickness of order 10 μm, which implies that BSA formed a surface coating rather than a shell, and thus lent n...
A straightforward procedure is described for utilizing experimentally evaluated bridging laws tha... more A straightforward procedure is described for utilizing experimentally evaluated bridging laws that characterize Mode II fracture growth of composite materials into numerical simulations. Unidirectional glass/epoxy end notch flexure (ENF) coupons have been fabricated and tested. Three data reduction schemes available in the literature were used for the construction of the R-curves together with the J-integral approach for the derivation of the bridging laws. Two tractionseparation models have been utilized for the characterization of the fracture process zone (FPZ) developing during the delamination propagation process. The first model considers only the existence of a bridging zone behind the physical crack tip, whereas the proposed model considers both the existence of a bridging zone and of a cohesive zone in front of the physical crack tip. The traction-separation models were implemented into interface elements for the simulation of the ENF tests. Numerical results have shown that the proposed procedure together with the proposed tractionseparation model is quite promising for simulations that involve Mode II fracture growth.
Chemie Ingenieur Technik, 2014
Experimental Techniques, 2006
Chemie Ingenieur Technik, 2014
Chemie Ingenieur Technik, 2014
Chemie Ingenieur Technik, 2014
Chemie Ingenieur Technik, 2014
Proceedings of the 15th International Heat Transfer Conference, 2014
Chemie Ingenieur Technik, 2014
Chemie Ingenieur Technik, 2014
Chemie Ingenieur Technik, 2014
Durch Einbettung von Nanopartikeln in eine Polymermatrix werden Polymeren neue Eigenschaften verl... more Durch Einbettung von Nanopartikeln in eine Polymermatrix werden Polymeren neue Eigenschaften verliehen. Die Funktionalität von diesen Polymer-Partikel-Kompositen hängt neben der Materialauswahl von der Komponentenverteilung ab. Kompositfilme werden durch Trocknung von Dispersionen hergestellt, wobei der Trocknungsprozess die Komponentenverteilung im trockenen Film beeinflusst. Um die Struktur einstellen und dadurch eine optimale Funktion erzielen zu können, ist die Kenntnis des Trocknungsprozesses und der für die Strukturbildung bestimmenden Mechanismen von entscheidender Bedeutung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein bestehendes Modell zur Beschreibung der Trocknung von Partikeldispersionen so weiterentwickelt, dass sich die Partikel-und Polymerverteilung auch in ternären Systemen während der Trocknung berechnen lässt. Dieses Modell wurde anhand eines Modellstoffsystems validiert. Hierzu wurden Kompositfilme hergestellt, unter unterschiedlichen Randbedingungen getrocknet und die Zusammensetzung der trockenen Filme lokal mittels konfokaler, dreidimensionaler Ramanspektroskopie untersucht. Die Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass sich die Filmbildung in unterschiedliche Regime unterteilen lässt. Um die für die Strukturbildung bestimmenden Mechanismen besser verstehen zu können, wurde die Partikelverteilung während der Trocknung mittels Kryo-REM aufgezeichnet. In vielen Anwendungsbereichen müssen funktionale Schichten aus der flüssigen Phase auf einem Substrat aufgebracht und anschließend das zugegebene Lösemittel durch Trocknung entfernt werden. Die industrielle Trocknung solcher Schichten geschieht häufig in kontinuierlich durchlaufenen Prallstrahltrocknern, welche die für die Lösemittelverdunstung notwendige Energie über einen konvektiven Wärmestrom zuführen. In der vorliegenden Untersuchung zur Trocknung von wasserbasierten Elektrodenbeschichtungen für Lithium-Ionen-Batterien wurde ein Ytterbium-Faserlaser (Wellenlänge 1070 nm) zur gezielten Induzierung eines zusätzlichen Wärmestroms in die Schicht eingesetzt, um die Trocknungstemperatur über die Beharrungstemperatur hinaus zu erhöhen. Dabei wurde die Laserstrahlung mithilfe eines Galvoscanners über die beschichtete Probe geführt. Vergleichbare Stoffübergangsbedingungen bei den Versuchen wurden durch eine Überströmung der Schicht in einem Trocknungskanal erreicht. Trocknungs-verlaufskurven wurden bei verschiedenen Laserstrahlungsintensitäten gravimetrisch gemessen. Diese ersten Versuche zeigten, dass die laserunterstützte Trocknung eine wirksame Erhöhung der Trocknungstemperatur ermöglicht. Es soll nun untersucht werden, wie sich die Erhöhung der Trocknungsrate auf die Energieeffizienz des Trocknungsschrittes und die Eigenschaften der Schichten auswirken.
Chemie Ingenieur Technik, 2014
Colloids and surfaces. B, Biointerfaces, 2014
Segregation of the protein bovine serum albumin (BSA) and lactose in thin aqueous films during dr... more Segregation of the protein bovine serum albumin (BSA) and lactose in thin aqueous films during drying was investigated by examining the composition of the dried films using inverse micro Raman spectroscopy (IMRS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) sputter-depth profiling. The composition was uniform through the thickness of the dried films except within a 10nm region at the exposed surface where BSA had accumulated, most likely due to its surface activity. The thickness of the BSA layer was similar to the diameter of a BSA molecule, which suggests that a single monolayer of BSA adsorbed at the exposed surface. The BSA surface concentration of the dried films was constant over a wide range of BSA bulk concentrations, indicating that the aqueous surface became saturated with BSA during drying. The BSA surface layer of order 10nm was significantly thinner than the film thickness of order 10 μm, which implies that BSA formed a surface coating rather than a shell, and thus lent n...
A straightforward procedure is described for utilizing experimentally evaluated bridging laws tha... more A straightforward procedure is described for utilizing experimentally evaluated bridging laws that characterize Mode II fracture growth of composite materials into numerical simulations. Unidirectional glass/epoxy end notch flexure (ENF) coupons have been fabricated and tested. Three data reduction schemes available in the literature were used for the construction of the R-curves together with the J-integral approach for the derivation of the bridging laws. Two tractionseparation models have been utilized for the characterization of the fracture process zone (FPZ) developing during the delamination propagation process. The first model considers only the existence of a bridging zone behind the physical crack tip, whereas the proposed model considers both the existence of a bridging zone and of a cohesive zone in front of the physical crack tip. The traction-separation models were implemented into interface elements for the simulation of the ENF tests. Numerical results have shown that the proposed procedure together with the proposed tractionseparation model is quite promising for simulations that involve Mode II fracture growth.