Mikro-Röntgen-Computer-Tomograph
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Zoologie: In den Arbeitsgruppen Richter und Wirkner werden Projekte zur evolutionären Morphologie verschiedener Organsysteme durchgeführt. Im Mittelpunkt stehen derzeit vor allem Untersuchungen zum Kreislaufsystem verschiedener Arthropoden. Mit Hilfe eines mit Kontrastmittel versehenen, schnell härtenden Kunstharz wird hier das Gefäßsystem dreidimensional dargestellt. Über einen Vergleich dies so erhaltenen Darstellungen wird so die Evolution dieses teilweise sehr komplexen Organsystems dargestellt. In weiteren Kooperationen wurden oder werden aktuell erste Scans zur Morphologie der Extremitäten an Anuren (Prof. A. Haas, Universität Hamburg), zur Morphologie des Stridulationsapparates der katydiden Heuschrecke Tympanotriba (Prof. G. Morris, University of Toronto), verschiedenen Spinnentieren (Mitarbeiter des Lehrstuhls Prof. G. Uhl, Universität Greifswald), Inklusionen in Bernstein (Juan Enrique Barriga, Curico, Chile) durchgeführt. Gerätesysteme und Schaltungstechnik: Micro-CT wird hier vor allem zur Forschung auf dem Gebiet der Zuverlässigkeit elektronischer Baugruppen und Komponenten. Schwerpunkt sind die Schädigungsmechanismen von Bond- und Lötverbindungen in der Leistungs- und Mikroelektronik. So wurden in Kooperation mit der Robert Bosch GmbH Poren und Einschlüsse in Lötverbindungen im Bereich der Automobilelektronik analysiert sowie deren Einfluss auf den Ausfall von Baugruppen nach thermischer/thermozyklischer Alterung. Für das BMWi-Verbundprojekt Thermoflux wird ebenfalls das Alterungsverhalten von Lötverbindungen durch die zerstörungsfreie Micro-CT-Analyse untersucht, wobei in diesem Projekt vor allem der energetische Aspekt, d.h. der Einfluss der Wärme/Temperatur auf die metallurgische Struktur und das Wachstum intermetallischer Phasen in Lötverbindungen betrachtet werden. Diese Struktur beeinflusst die Entwicklung und Ausbreitung von Rissen in den Lötverbindungen, die durch die CT bereits vor dem Ausfall detektiert und quantifiziert werden können. Das BMBF-Projekt "Hot-Power-Connection" befasst sich mit der Entwicklung von Loten und Lötverbindung für hohe Betriebstemperaturen von 300°C. In diesem Projekt trägt das Institut GS die Hauptverantwortung für die Werkstoffentwicklung. Die in Frage kommenden Werkstoffe für den angestrebten Diffusionslötprozess besitzen im Vergleich zu konventionellen Loten ein eingeschränktes Benetzungs- und Fließverhalten, das zur Ausbildung spezieller Gerüststrukturen führt. Diese Strukturen bzw. die sich daraus ergebenden Poren im Gefüge werden mittels Micro-CT analysiert. Physik: Titan (Ti) und seine Legierungen werden wegen ihrer guten mechanischen Eigenschaften, ihrer Korrosionsbeständigkeit und ihrer Biokompatibilität oft als Biomaterialien für orthopädische oder dentale Implantate eingesetzt. Unsere Studie konzentriert sich auf die Synthese von neuen Titanlegierungen und makroporösen Titanschäumen über die Pulvermetallurgie unter Anwendung von Spark Plasma Sintern (SPS). Es wurden reine makroporöse Titanschäume mit einer Porosität von 30 % - 70 % mit Porengrößen von 125 μm - 800 μm und poröse TiMn Schäume mit modifizierten TiO2 Nanostrukturen mit der SPS Technik hergestellt. Die modifizierten TiMn Schäume zeigten eine sehr hohe in vitro Bioaktivität mit schneller Apatitbildungsfähigkeit in simulierter Körperflüssigkeit. Die TiMn Legierungen und ihre makroporösen Schäume zeigen damit ein großes Potential zur Nutzung als Knochen- und Zahnersatzmaterial. Botanik: In der Arbeitsgruppe Porembski wurde zunächst eine Dissertationsprojekt zu morphologischen und ökologischen Aspekten trockentoleranter Pflanzen durchgeführt. Hierbei mussten, ähnlich wie in der Zoologie, zunächst die Techniken zur Probenvorbereitung für Röntgengeräte erarbeitet werden. Anschließend wurden verschiedene Trockenstadien der Pflanzen mit Hilfe des Nanotoms dreidimensional dargestellt und verglichen. Des Weiteren wurde eine Masterarbeit zur anatomischen, morphologischen und physiologischen Charakterisierung von Styppeiochloa hitchcockii (Poaceae) erarbeitet.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- "Laser Structured Printed Circuit Boards - Application and Characteristics". IMAPS International Conference on Device Packaging, Radisson Fort McDowell, March 10 - 12, 2009, Scottsdale, Arizona
Roland Schoenholz , Mathias Nowottnick, Andrej Novikov
- (2010) Spark plasma sintering, microstructures and mechanical properties of macroporous titanium foams. Advanced Engineering Materials 12(9): 863-872
Zhang F., Otterstein, E., Burkel, E.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/adem.201000106) - (2011) Anatomical Analysis of Turgescent and Semi-Dry Resurrection Plants: The Effect of Sample Preparation on the Sample, Resolution, and Image Quality of X-Ray Micro- Computed Tomography (µCT). Microscopy Research and Technique 74: 364-369
Korte, N., Porembski, S.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/jemt.20917) - (2011) Chapter 9: Novel titanium manganese alloys and their macroporous foams for biomedical applications prepared by field assisted sintering. In: Laskovski, A.N. (Ed.) “Biomedical Engineering, Trends, Researches and Technologies”. InTech. ISBN 978-953-7619
Zhang, F., Burkel, E.
- (2011) Comparative morphology of the hemolymph vascular system in Krill (Euphausiacea; Crustacea). Arthropod Structure & Development 40: 39-53
Huckstorf, K., Wirkner, C.S.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.asd.2010.07.004) - (2011) Processing of Porous Ti and Ti5Mn Foams by Spark Plasma sintering. Materials and Design 32: 146-153
Ibrahim, A., Zhang, F., Otterstein, E., Burkel, E.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.matdes.2010.06.019) - (2012) A morpho-anatomical characterisation of Myrothamnus moschatus (Myrothamnaceae) under the aspect of desiccation tolerance. Plant Biology 14: 537-541
Korte, N., Porembski, S.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/j.1438-8677.2011.00546.x) - (2013) Evolutionary Morphology of the hemolymph vascular system in scorpions: a character analysis. Arthropod Structure & Development 41: 545-560
Klußmann-Fricke, B.-J., Prendini, L., Wirkner, C.S.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.asd.2012.06.002) - (2013) The circulatory system of spiders. In: Nentwig W (ed.) Spider Ecophysiology. Springer, Heidelberg. pp. 15-27
Wirkner, C.S.; Huckstorf, K.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/978-3-642-33989-9_2) - (2013) The hemolymph vascular system in Cupiennius salei (Araneae: Ctenidae). Zoologischer Anzeiger 252: 76-87
Huckstorf, K., Kosok, G., Seyfarth, E.-A., Wirkner, C.S.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.jcz.2012.03.004) - (2013): The Arthropod Circulatory System. Minelli, A.; Boxshall, G.; Fusco, G. (eds.) Arthropod Biology and Evolution - Molecules, Development, Morphology. Springer, Heidelberg. pp. 343-391
Wirkner, C.S.; Tögel. M.; Pass, G.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/978-3-642-36160-9_14)
