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Electrical and thermal measurements were conducted during the plasma electrolytic polishing (PEP) of cemented tungsten carbide (WC-Co) materials to characterize energetic aspects of the process in relation to the temporal development of the gaseous layer near the workpiece. The power transferred to the workpiece is determined using a calorimetric probe and employing the time derivative of the temperature curve. It shows distinct heating phases due to the generation of the gaseous layer. At the beginning of the process, a typical power of 367 ± 17 W is transferred to the workpiece of a surface area of 14 cm2. At longer process times, a stabilized gaseous layer limits the power transferred to the workpiece to 183 ± 3 W. In an attempt to describe the heat transferred to the electrolyte, the electrolyte temperature was measured using a thermocouple situated 15 mm away from the workpiece. The local electrolyte temperature increases from 70 to 81 °C for an immersion depth of 20 mm. Moreover, the spatiotemporal development of the electrolyte temperature was obtained by 2D-hydrodynamic modeling using COMSOL Multiphysics®. The modeling results for the local temporal temperature development are in excellent agreement with the experimental values when the turbulent model is applied up to t = 65 s. Afterward, the laminar model leads to a better agreement. Furthermore, line scan x-ray photoelectron spectroscopy revealed that aliphatic carbon was preferentially removed. Only a slight compositional gradient in the vertical direction after the PEP process was observed.
Routing games over time are widely studied due to various applications, e.g., transportation, road and air traffic control, logistic in production systems, communication networks like the internet, and financial flows. In this article, we present a new competitive packet routing game with edge priorities motivated by traffic and transportation. In this model a set of selfishly acting players travels through the network over time. If the number of players who want to enter an edge at the same time exceeds the inflow capacity of this edge, then edge priorities with respect to the preceding edge are used to resolve these conflicts, which is similar to right-of-way rules in traffic. We analyze the efficiency of pure Nash equilibria, present an efficient algorithm for computing equilibria in symmetric games, and show that it is NP-hard to decide whether a Nash equilibrium exists in an asymmetric game. Furthermore, we address the problem of constructing optimal priorities.
Certifying Fully Dynamic Algorithms for Recognition and Hamiltonicity of Threshold and Chain Graphs
(2023)
Solving problems on graphs dynamically calls for algorithms to function under repeated modifications to the graph and to be more efficient than solving the problem for the whole graph from scratch after each modification. Dynamic algorithms have been considered for several graph properties, for example connectivity, shortest paths and graph recognition. In this paper we present fully dynamic algorithms for the recognition of threshold graphs and chain graphs, which are optimal in the sense that the costs per modification are linear in the number of modified edges. Furthermore, our algorithms also consider the addition and deletion of sets of vertices as well as edges. In the negative case, i.e., where the graph is not a threshold graph or chain graph anymore, our algorithms return a certificate of constant size. Additionally, we present optimal fully dynamic algorithms for the Hamiltonian cycle problem and the Hamiltonian path problem on threshold and chain graphs which return a vertex cutset as certificate for the non-existence of such a path or cycle in the negative case.
Abstract
This article presents a cost-effective ultraviolet-ozone cleaner (UV/O3 Cleaner) for surface pre-treatment of substrates in the field of semiconductor technology. The cleaner consists of two chambers, the upper one contains the electronics, including the time counter. The lower chamber contains the two UV sterilisation lamps and a UV reflector of anodized aluminium, which confines the area of high Ozone concentration in the area of interest. The device is successfully used for surface cleaning and modification of different materials. To this end, the two important wavelengths 253.7 nm (excitation of organic residues) and 184.9 nm (production of ozone from the atmospheric environment as a strong oxidant) were first detected. The effectiveness of UV/O3 cleaning is demonstrated by improving the properties of indium tin oxide (ITO) for OLED fabrication. The contact angle of water to ITO could be reduced from 90° to 3° and for diiodomethane, it was reduced from 55° to 31° within the 10 min of irradiation. This greatly improved wettability for polar and non-polar liquids can increase the flexibility in further process control. In addition, an improvement in wettability is characterized by measuring the contact angles for titanium dioxide (TiO2) and polydimethylsiloxane (PDMS). The contact angle of water to TiO2 decreased from 70° to 10°, and that of diiodomethane to TiO2 from 54° to 31°. The wettability of PDMS was also greatly increased. Here, the contact angle of water was reduced from 109° to 24° and the contact angle to diiodomethane from 89° to 49°.
Article Highlights
We report a cost-effective dry-cleaning device for surface cleaning and modification based on ultraviolet-ozone irradiation.
Contact angle measurements show an increase of wettability for different materials due to surface modification.
The UVO3 pre-treatment improves layer formation and optoelectrical properties of OLEDs.
Sodium iron hexacyanoferrate (NaFeHCF) films were electrodeposited on Au/Cr/Si for the study of growth behavior and physical properties. The NaFeHCF films were studied by different analytical methods to prove the chemical composition, morphology and crystal structure. The grains of the film grow with a cubic structure with an average lattice parameter of 10.10 Å and the preferential growth direction along the [111] direction of the cubic cell. The films show a repeatable bipolar resistive switching behavior accompanied by high current changes (up to a factor of ~105). The different resistive states in the materials are dominated by ohmic conduction.
The electrical conduction mechanism of resistive switching Prussian white (PW) thin films obtained by the electrodeposition method was examined by AC impedance spectroscopy and DC current–voltage measurements. Using an electrode tip to contact PW grown over Au, robust unipolar resistive switching was observed with a current change of up to three orders of magnitude, high repeatability, and reproducibility. Moreover, electrical impedance spectroscopy showed that the resistive switching comes from small conductive filaments formed by potassium ions before the establishment of larger conductive channels. Both voltammetry and EIS measurements suggest that the electrical properties and conductive filament formation are influenced by defects and ions present in the grain boundaries. Thus, PW is a potential material for the next generation of ReRAM devices.
Prussian blue (PB) layers were electrodeposited for the fabrication of Au/PB/Ag stacks to study the resistive switching effect. The PB layers were characterized by different techniques to prove the homogeneity, composition, and structure. Electrical measurements confirmed the bipolar switching behavior with at least 3 orders of magnitude in current and the effect persisting for the 200 cycles tested. The low resistance state follows the ohmic conduction with an activation energy of 0.2 eV.
Die fortschreitende Vernetzung von Geräten im Internet der Dinge in Kombination mit der Digitalisierung verändert Märkte und Branchen nachhaltig. Im Rahmen des DiWo-Chain Projektes wird an der Entwicklung und lokalen Integration der Blockchain-Technologie in digitale Dienstleistungen der Wohnungswirtschaft geforscht. Durch die verwendete Blockchain-Technologie soll die Gestaltung von effizienten, betriebs-, manipulations- und datenschutzsicheren Dienstleistungen der Wohnungswirtschaft ermöglicht werden. In diesem Beitrag wird eine Lösung beschrieben, welche die Integration und Realisierung vereinfacht. Zur Umsetzung wurde eine Java OSGi-Anwendung in Kombination mit einer Angular-Anwendung für die Interaktion mit der Hyperledger Fabric Blockchain entwickelt. Diese Blockchain-basierte Lösung kann dynamisch für diverse Anwendungsfälle angepasst werden. In diesem Beitrag werden ausgewählte Szenarien der Wohnungswirtschaft beschrieben, die für den Einsatz der entwickelten Lösung geeignet sind.
Diese Masterarbeit widmet sich der Thematik der Digital Twins (DT), einer Technologie, die in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen hat, sowie der Verwendung von DTs im Retail. Im Fokus steht dabei der virtuelle Shelf als DT von Regalen in Einzelhandelsgeschäften. Ziel ist es, mithilfe des virtuellen Shelfs Services der GK in einem realitätsnahen Umfeld zu testen und präsentieren.
Der virtuelle Shelf bietet eine Visualisierung der Regale für einen großformatigen 72-Zoll Bildschirm und ermöglicht es den Nutzern, Interaktionen mit einem Regal zu simulieren. Zusätzlich zu den Auswirkungen der Interaktionen auf das Regal können mithilfe der Visualisierung zusätzliche Hintergrundinformationen dargestellt werden, wie beispielsweise die Bestandsinformationen eines Artikels.
Die Forschungsfrage, die dieser Arbeit zugrunde liegt, lautet: „Ist ein virtueller Shelf als Digital Twin geeignet, um den Prozess des Instore Fulfillments zu simulieren und zu visualisieren?“ Zur Beantwortung dieser Frage werden verschiedene Aspekte behandelt, darunter die Definition eines Digital Twins, die Schritte zur Erstellung eines solchen, die Definition des Instore Fulfillment-Prozesses, die Konzeptionierung und die prototypische Realisierung des virtuellen Shelfs sowie eine Studie zur Validierung
dieses DTs.
Durch die systematische Untersuchung dieser Punkte wird nicht nur die Eignung des virtuellen Shelfs als Digital Twin für den Instore Fulfillment-Prozess beleuchtet, sondern auch wertvolle Erkenntnisse für die zukünftige Anwendung und Weiterentwicklung dieser innovativen Technologie gewonnen.
Die vorliegende Diplomarbeit beschreibt die Vorgehensweise und Durchführung einer Systemanalyse bezüglich der bei der Stadtentwässerung Dresden GmbH vorhandenen Prozesse zur Probendaten-Bereitstellung sowie der Verwendung dieser Daten durch das Personal der Fachbereiche. Bei den Probendaten handelt es sich um Messergebnisse des unternehmenseigenen Betriebslabors aus analytischen Messverfahren und von digitalen Messgeräten. Ziel der Arbeit ist es, den Ist-Stand der Prozesse zu erfassen und Schwachstellen zu ermitteln. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse soll ein neues System zur Verarbeitung dieser Daten gefunden und ein damit einhergehend verbesserter Prozess entworfen werden. Hierbei sind zum einen die Anforderungen der Datenbereitstellenden und derjenigen, welche die Daten im Unternehmen nutzen, zu berücksichtigen und zu erfassen.
Einleitend wird auf die theoretischen Grundlagen einer Systemanalyse und den aktuellen Stand der Technik im Bereich der Informationsversorgung eingegangen. Es werden weiterhin relevante Techniken und Systeme vorgestellt, welche sich für einen neuen Soll-Prozess eignen könnten. Zudem werden Möglichkeiten der Prozessmodellierung diskutiert.
Im praktischen Teil der Arbeit werden die Erkenntnisse genutzt, um den Ist-Stand für die Probendaten-Bereitstellung zu erfassen. Daraufhin folgend wird mittels einer Nutzwertanalyse und unter Auswertung von Experteninterviews eine für die Stadtentwässerung Dresden GmbH geeignete Lösung entworfen und in einem Soll-Prozess modelliert.
Abschließend werden die Ergebnisse in einem Prototyp als Testimplementierung umgesetzt. Es folgt eine Auswertung, inwiefern die Aufgabenstellung und definierte Probleme gelöst sowie Zielstellungen erreicht worden sind.