Spontane Strukturbildung in Mehrschichtsystemen unter Verwendung Molekularer Gläser

Den Schwerpunkt dieser Dissertation bildet zum einen die Entwicklung eines theoretischen Modells zur Beschreibung des Strukturbildungsprozesses in organisch/anorganischen Doppelschichtsystemen und zum anderen die Untersuchung der Übertragbarkeit dieser theoretisch gewonnenen Ergebnisse auf reale Systeme. Hierzu dienen systematische experimentelle Untersuchungen dieses Phänomens an einem Testsystem. Der Bereich der selbstorganisierenden Systeme ist von hohem wissenschaftlichen Interesse, erlaubt er doch die Realisierung von Strukturen, die nicht den Begrenzungen heutiger Techniken unterliegen, wie etwa der Beugung bei lithographischen Verfahren. Darüber hinaus liefert ein vertieftes Verständnis des Strukturbildungsprozesses auch eine Möglichkeit, im Falle entsprechender technischer Anwendungen Instabilitäten innerhalb der Schichtsysteme zu verhindern und somit einer Degradation der Bauteile entgegenzuwirken. Im theoretischen Teil der Arbeit konnte ein Modell im Rahmen der klassischen Elastizitätstheorie entwickelt werden, mit dessen Hilfe sich die Entstehung der Strukturen in Doppelschichtsystemen verstehen läßt. Der hier gefundene funktionale Zusammenhang zwischen der Periode der Strukturen und dem Verhältnis der Schichtdicken von organischer und anorganischer Schicht, wird durch die experimentellen Ergebnisse sehr gut bestätigt. Die Ergebnisse zeigen, daß es technologisch möglich ist, über die Vorgabe der Schichtdicke in einem Materialsystem die Periodizität der entstehenden Strukturen vorzugeben. Darüber hinaus liefert das vorgestellte Modell eine Stabilitätsbedingung für die Schichtsysteme, die es ermöglicht, zu jedem Zeitpunkt die dominierende Mode zu identifizieren. Ein Schwerpunkt der experimentellen Untersuchungen dieser Arbeit liegt auf der Strukturbildung innerhalb der Schichtsysteme. Das Testsystem wurde durch Aufbringen einer organischen Schicht - eines sog. Molekularen Glases - auf ein Glassubstrat realisiert, als Deckschicht diente eine Siliziumnitrid-Schicht. Es wurden Proben mit variierenden Schichtdicken kontrolliert erwärmt. Sobald die Temperatur des Schichtsystems in der Größenordnung der Glasübergangstemperatur des jeweiligen organischen Materials lag, fand spontan eine Strukturbildung auf Grund einer Spannungsrelaxation statt. Es ließen sich durch die Wahl einer entsprechenden Heizquelle unterschiedliche Strukturen realisieren. Bei Verwendung eines gepulsten Lasers, also einer kreisförmigen Wärmequelle, ordneten sich die Strukturen konzentrisch an, wohingegen sich ihre Ausrichtung bei Verwendung einer flächenhaften Heizplatte statistisch verteilte. Auffällig bei allen Strukturen war eine starke Modulation der Oberfläche. Ferner konnte in der Arbeit gezeigt werden, daß sich durch eine gezielte Veränderung der Spannungsverteilung innerhalb der Schichtsysteme die Ausrichtung der Strukturen (gezielt) manipulieren ließen. Unabhängig davon erlaubte die Variation der Schichtdicken die Realisierung von Strukturen mit einer Periodizität im Bereich von einigen µm bis hinunter zu etwa 200 nm. Die Kontrolle über die Ausrichtung und die Periodizität ist Grundvoraussetzung für eine zukünftige technologische Nutzung des Effektes zur kontrollierten Herstellung von Mikro- bzw. Nanostrukturen. Darüber hinaus konnte ein zunächst von der Strukturbildung unabhängiges Konzept eines aktiven Sensors für die optische Raster-Nahfeld-Mikroskopie vorgestellt werden, das das oben beschriebene System, bestehend aus einem fluoreszierenden Molekularen Glas und einer Siliziumnitrid-Deckschicht, verwendet. Erste theoretische und experimentelle Ergebnisse zeigen das technologische Potential dieses Sensortyps.

Untersuchung der Beanspruchung und des Zugkraftverlaufs raumgängiger Gleitketten

Darstellung eines Belastungsmodells sowie einer FEM-Analyse der Spannungsverteilung in seitenbeweglichen Gleitketten beim Durchlaufen räumlicher Förderstrecken. Beschreibung der Ergebnisse von Messungen des Zugkraftverlaufs unter Variation belastungsrelevanter Parameter. Herleitung genauerer Gleichungen für die Kettenzugkraft in Gleitbögen und deren Abgleich mit gemessenen Kraftverläufen.

Investigation and calculation of the durability of sideflexing polymer chains

The article describes the results of fatigue tests with sideflexing polymer chains conducted on a dynamic testing machine and in testing conveyors. A new approach is suggested, that allows a calculatory estimation of the fatigue life of these chains. Finally, a calculation-software is presented, that has been developed based on the test results and the new equations.

Untersuchung und Berechnung der Lebensdauer raumgängiger Kunststoff-Gleitketten

Der Artikel beschreibt Versuche zur Bestimmung der Dauerfestigkeit von Kunststoff-Gleitketten auf Prüfmaschine und Testförderstrecken. Es werden die ermittelten Kennwerte dargestellt und ein Ansatz zur rechnerischen Abschätzung der Lebensdauer vorgeschlagen. Abschließend wird ein Computerprogramm zur einfachen Dimensionierung von Gleitketten-Fördersystemen auf Grundlage der Ergebnisse vorgestellt.

Investigation of the loads and the rise of tensile forces in sideflexing sliderail chains

Depiction of an analysis of the loads and stress distribution in sideflexing chains revolving in 3D-conveyor systems. The article describes the results of measurements of chain tensile forces under different loads and in different conveyor sections. Consecutively new equations for the tension rise in sliding curves are developed and compared to the measurements.