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The physicochemical properties of synthetically produced bone substitute materials (BSM) have a major impact on biocompatibility. This affects bony tissue integration, osteoconduction, as well as the degradation pattern and the correlated inflammatory tissue responses including macrophages and multinucleated giant cells (MNGCs). Thus, influencing factors such as size, special surface morphologies, porosity, and interconnectivity have been the subject of extensive research. In the present publication, the influence of the granule size of three identically manufactured bone substitute granules based on the technology of hydroxyapatite (HA)-forming calcium phosphate cements were investigated, which includes the inflammatory response in the surrounding tissue and especially the induction of MNGCs (as a parameter of the material degradation). For the in vivo study, granules of three different size ranges (small = 0.355–0.5 mm; medium = 0.5–1 mm; big = 1–2 mm) were implanted in the subcutaneous connective tissue of 45 male BALB/c mice. At 10, 30, and 60 days post implantationem, the materials were explanted and histologically processed. The defect areas were initially examined histopathologically. Furthermore, pro- and anti-inflammatory macrophages were quantified histomorphometrically after their immunohistochemical detection. The number of MNGCs was quantified as well using a histomorphometrical approach. The results showed a granule size-dependent integration behavior. The surrounding granulation tissue has passivated in the groups of the two bigger granules at 60 days post implantationem including a fibrotic encapsulation, while a granulation tissue was still present in the group of the small granules indicating an ongoing cell-based degradation process. The histomorphometrical analysis showed that the number of proinflammatory macrophages was significantly increased in the small granules at 60 days post implantationem. Similarly, a significant increase of MNGCs was detected in this group at 30 and 60 days post implantationem. Based on these data, it can be concluded that the integration and/or degradation behavior of synthetic bone substitutes can be influenced by granule size.
Der betriebswirtschaftlichen Forschung in der Textil- und Bekleidungsindustrie gelingt es nicht, Lösungen zu erarbeiten, die das Nachhaltigkeitsproblem der Branche lösen. Dies liegt primär an der Art und Weise, wie in unserem Fachbereich geforscht wird. In Anbetracht der Problemstellung kann der starke Fokus auf empirische Arbeiten nur eine begrenzte Hilfestellung leisten. Denn empirische Forschung erfolgt innerhalb der bestehenden Denkmuster und ist tendenziell gegenwarts- oder vergangenheitsorientiert. Für die Lösung zukunftsorientierter Fragestellungen werden jedoch völlig neue Parameter und Logiken benötigt. Ein Umdenken ist gefragt.
Hyperspectral imaging and reflectance spectroscopy in the range from 200–380 nm were used to rapidly detect and characterize copper oxidation states and their layer thicknesses on direct bonded copper in a non-destructive way. Single-point UV reflectance spectroscopy, as a well-established method, was utilized to compare the quality of the hyperspectral imaging results. For the laterally resolved measurements of the copper surfaces an UV hyperspectral imaging setup based on a pushbroom imager was used. Six different types of direct bonded copper were studied. Each type had a different oxide layer thickness and was analyzed by depth profiling using X-ray photoelectron spectroscopy. In total, 28 samples were measured to develop multivariate models to characterize and predict the oxide layer thicknesses. The principal component analysis models (PCA) enabled a general differentiation between the sample types on the first two PCs with 100.0% and 96% explained variance for UV spectroscopy and hyperspectral imaging, respectively. Partial least squares regression (PLS-R) models showed reliable performance with R2c = 0.94 and 0.94 and RMSEC = 1.64 nm and 1.76 nm, respectively. The developed in-line prototype system combined with multivariate data modeling shows high potential for further development of this technique towards real large-scale processes.
In the IGF project No. 19617 N, nitrogen and phosphorous substituted alkoxysilanes were prepared and their ability to inhibit fire growth and spread for fabrics was explored. To this end, a series of flame retardants were synthesized using different strategies including click chemistry and nucleophilic substitution of commercial organophosphorus compounds with amino-based trialkoxysilanes and/or cyanuric chloride. The new halogen-free and aldehyde-free flame retardants were applied to different fabrics such as cotton (CO), polyethylene terephthalate (PET), polyamide (PA) and their blends using the well-known pad-dry-cure technique and sol-gel method. The flame-retarding efficiencies were evaluated by EN ISO 15025 test methods (protective clothing-protection against heat and flame method of test for limited flame spread). Good flame retardancy of the hybrid organic-inorganic materials was achieved with the addition of as small amount as 3-5 wt.% for cotton fabrics. Moreover, the water solubility and the washing resistance could be controlled through the functional groups attached to the phosphor atom or through the optimization of the curing temperature. Overall, the research project demonstrated that N-P-silanes are very good permanent flame retardants for textiles.
Im IGF-Projekt Nr. 19617 N wurden stickstoff- und phosphorsubstituierte Alkoxysilane hergestellt und ihre flammhemmenden Eigenschaften für Textilien untersucht. Die Synthesen erfolgten nach unterschiedlichen Strategien wie der Klick-Chemie und der nukleophilen Substitution kommerziell erhältlicher Organophosphorverbindungen mit aminobasierten Trialkoxysilanen und/oder Cyanurchlorid. Diese neuartigen, halogen- und aldehydfreien Flammschutzmittel wurden auf Stoffe aus Baumwolle (BW), Polyethylenterephthalat (PET), Polyamid (PA), sowie Mischgeweben daraus mit der industriell etablierten Pad-Dry-Cure-Technik und mittels Sol-Gel-Verfahren aufgetragen. Die flammhemmenden Eigenschaften wurden mit den Prüfverfahren nach EN ISO 15025 (Schutzkleidung – Schutz gegen Hitze und Flammprüfverfahren für begrenzte Flammenausbreitung= bewertet. Eine gute Schwerentflammbarkeit der hybriden organisch-anorganischen Materialien wurde bei einer geringen Menge von 3-5 Gew.% auf Baumwollgeweben erreicht. Darüber hinaus konnten die Wasserlöslichkeit und die Waschbeständigkeit durch die an das Phosphoratom gebundenen funktionellen Gruppen und durch die Optimierung der Härtungstemperatur kontrolliert werden. Insgesamt zeigte das Forschungsprojekt, dass N-P-Silane sehr gute permanente Flammschutzmittel für Textilien sind.
Fast pyrolysis as a valorization mechanism for banana rachis and low-density polyethylene waste
(2021)
Banana rachis and low-density polyethylene (LDPE) were selected as secondary feedstocks for the study of fast pyrolysis in a free-fall reactor. The experiments were performed at 600 °C for banana rachis and 450 °C for LDPE, based on literature and thermogravimetric analysis. The gaseous products of both feedstocks present similar composition in the C1-C2 compounds, while C3 compounds are only found in LDPE. The liquid products from banana and LDPE correspond to functional groups and shorter hydrocarbons, respectively. Scanning electron microscopy (SEM) and Fourier transform infrared (FTIR) analyses of the char showed important morphological changes to spheres in LDPE and structural changes due to thermal decomposition in the biomass. The pyrolysis char has high potential as adsorbent, encapsulation, or catalyst.
While there has been increased digitization of private homes, only little has been done to understand these specific home technologies, how they serve consumers, among other issues. “Smart home technology” (SHT) refer to a wide range of artifacts from cleaning aids to energy advisors. Given this breadth, clarity surrounding the key characteristics and the multi-faceted impact of SHT is needed to conduct more directed research on SHT. We propose a taxonomy to help outline the salient intended outcomes of SHT. Through a process involving five iterations, we analyzed and classified 79 technologies (gathered from literature and industry reports). This uncovered seven dimensions encompassing 20 salient characteristics. We believe these dimensions/characteristics will help researchers and organizations better design and study the impacts of these technologies. Our long-term agenda is to use the proposed taxonomy for an exploratory inquiry to understand tensions occurring when personal and sustainability-related outcomes compete.
Innovation-HUBs sind aktuell in Mode. Allerdings beklagen viele Unternehmen, dass der nachhaltige Erfolg aus verschiedenen Gründen nicht ausreichend erzielt wird. Eine Tischtennisplatte und ein Basketballkorb sind eben keine Innovationsgaranten, sondern viel mehr die Mitarbeiter selbst, die ins Zentrum des Innovation-HUBs gestellt werden müssen. Es wird ein Qualifizierungsmodell für die Arbeit in Innovation-HUBs vorgestellt, das auf einem Innovation-HUB-Trainingscenter basiert, das an der Hochschule Reutlingen in der Ausbildung von Studierenden betrieben wird. Hier lernen die Studierenden, wie Sie durch Ihr Verhalten Innovationen treiben oder hemmen und wie sie nachhaltig den Erfolg eines Innovation-HUBs gestalten.
Sichtprüfungen von Produktoberflächen werden überwiegend von Mitarbeitern ausgeführt, wobei Automatisierungsansätze mit Kamera- und Bildverarbeitungssystemen großes Potenzial zeigen. Auch Cobots werden in Qualitätssicherungsprozesse einbezogen.Im Folgenden werden die Integrationsmöglichkeiten von Cobots in die Sichtprüfung diskutiert und ein Entscheidungsmodell dargestellt, mit dem Sichtprüfungsprozesse auf ihre Cobot-Tauglichkeit überprüft werden können. Das Entscheidungsmodell ist für die direkte Integration in bereits existierende Cobot-Eignungsuntersuchungsverfahren konzipiert und dient als erste strategische Entscheidungshilfe.
Für die digitale 3D-VR-Fabrikplanung sind unterschiedliche Soft- und Hardwaresysteme am Markt verfügbar, die teilweise erhebliche Kompatibilitätsprobleme aufweisen. Für die Bewertung der Hardwareeignung für die 3D-VR-Fabrikplanung wird ein Bewertungssystem vorgestellt, das anhand konkreter Softwareapplikationen und einem passiven 3D-Stereo-Monitor mit Head-Tracking erläutert wird. Es wird dazu auch die Notwendigkeit des Einsatzes von Software-Middleware zur Nutzungssteigerung diskutiert.