|
|
Ceramic materials and composites for advanced applications
Mařák, Vojtěch ; Částková, Klára (oponent) ; Michálková,, Monika (oponent) ; Drdlík, Daniel (vedoucí práce)
This thesis focuses on advanced oxide ceramics and particle and laminate composites. The materials studied include bioceramic hydroxyapatite, thermomiotic aluminium tungstate, and lead-free barium titanate-based piezoelectrics. These ceramics suffer from several limitations in their processing and properties, including the use of toxic stabilisers, low densification, susceptibility to cracking, undesirable chemical reactions, and poor mechanical and electrical performance. This work addresses these issues by tailoring individual processing steps and employing novel fabrication and treatment methods to optimise the desired performance of the materials. Plasma treatment of hydroxyapatite powder allowed electrophoretic deposition without toxic stabilisers, resulting in denser and crack-free coatings, as was also showcased on orthopaedic screws. Thermomiotic aluminium tungstate, known for its near-zero coefficient of thermal expansion, was synthesised by optimised co-precipitation to produce a powder with improved sinterability. Rapid pressure-less sintering and spark plasma sintering were used to densify the material to the highest density at the lowest temperature to date. The microstructural evolution of barium titanate piezoceramics was studied using rapid pressure-less sintering and radiation assisted sintering. The gained knowledge was used to sinter barium titanate-based particle composites with reinforcing tougher oxide ceramics. High reactivity between selected materials had a negative influence on the properties of the composites, and one of the reaction products was characterised in greater detail. Laminated composites were prepared by alternating barium titanate-based and dielectric zirconia layers. The high reactivity of piezoelectric materials was inhibited by the sintering strategy. In summary, this dissertation thesis aims to improve the understanding of ceramic material properties and processing techniques, provide insight into performance optimisation, and address critical limitations across diverse applications.
|
|
|
3D tisk keramických materiálů na bázi titaničitanu barnatého s přednostní krystalografickou orientací
Pišťák, Jan ; Drdlík, Daniel (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
V této práci byly připraveny texturované keramiky z titaničitanu barnatého (BTO) s využitím technologie 3D tisku keramických materiálů. Přednostního růstu zrn v polykrystalické keramice bylo dosaženo použitím templátového růstu textury na destičkových částicích. Nejdříve byly pomocí syntézy v taveninách solí a topochemické mikrokonverze připraveny destičkovité částice s přednostní krystalickou orientací ve směru [001]. Následně byla optimalizována fotocitlivá suspenze na bázi akrylátů pro použití s BaTiO3 keramickým práškem. Z těchto suspenzí byly vytisknuty vzorky s různým množstvím destičkovitých částic. S rostoucím množstvím destičkovitých částic v suspenzi rostla celková krystalografická textura slinuté keramiky. Maximální hodnoty Lotgeringova faktoru bylo dosaženo po přidání 5 hm.% destičkových částic (F001= 42 %). Dále bylo zjištěno, že přidáním destičkovitých částic dojde ke zmenšení velikosti zrn slinuté struktury. Zmenšení částic nemělo vliv na porozitu a nezávisle na množství přidaných destičkovitých částic bylo dosaženo relativních hustot v rozmezí 96 % - 98 % teoretické hustoty. V rámci práce byla potvrzena možnost přípravy texturovaných materiálů z titaničitanu barnatého pomocí 3D tisku s využitím templátového růstu zrn.
|
|
|
Obrobitelné biokeramické pěny připravené metodou gelového lití
Šťastný, Přemysl ; Částková, Klára (oponent) ; Trunec, Martin (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá vývojem systému pro přípravu individualizovaných biosccafoldů připravených obráběním HA pěny připravené pomocí metody gelového lití a konsolidované epoxidovou reakcí. Diplomová práce navazuje na bakalářskou práci Moderní metody přípravy porézní biokeramiky. Rešeršní část je rozšířena a doplněna o nejnovější poznatky z oblasti zlepšení bioaktivity porézních keramických náhrad. Experimentální část práce popisuje samotný vývoj systému pro přípravu individualizovaných scaffoldů od přípravy vodné HA suspenze, přípravy porézních keramických bloků sloužících jako polotovar pro obrábění až po finální obrábění HA bloků. Zároveň byla změřena tlaková pevnost připravené keramické pěny a byly provedeny testy povlakování vybraných vzorků polyfosforečnanem vápenatým za účelem zlepšit biologickou interakci implantátu s tělem pacienta. Povlakované vzorky byly poskytnuty k testům in-vivo partnerské univerzitě v Pekingu v rámci projektu FP7-NMP-2013-EU-China: "Bioscaffolds"
|
|
|
Syntéza a slinování keramiky na bázi ZrO2 pro biomedicínské aplikace
Jahodová, Daniela ; Novotná, Lenka (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
Tématem diplomové práce je příprava tetragonálního oxidu zirkoničitého dopovaného oxidem yttritým, ceričitým a hořečnatým. Teoretická část je zaměřena na charakteristiku a popis dopované keramiky, dále na možnosti přípravy prášků a jejich další zpracování. Experimentální část popisuje precipitační syntézu oxidu zirkoničitého v bazickém prostředí a jeho další zpracování na keramiku. Byl studován vliv dopantu a způsobu zpracování na fázové složení a mikrostrukturu vytvořené keramiky. K popisu struktur prášků byla použita termická analýza, dilatometrická analýza, analýza měrného povrchu, rentgenová analýza a elektronová rastrovací a transmisní mikroskopie. Z klasicky sušených prášků byla vyrobena keramika s průměrnou velikostí zrn 87-94 nm a relativní hustotou v rozmezí 84,0-99,3 %. Keramika vyrobená z hydrotermálně zpracovaných prášků měla průměrnou velikost zrn 75-85 nm a relativní hustotu 92,7-99,9 %. Další fází bylo vystavení vzorků nízkoteplotnímu stárnutí po dobu 5 a 15 hodin. Vzorky obsahující čistě tetragonální oxid zirkoničitý byly odolné proti nízkoteplotnímu stárnutí při 180 °C po dobu 5 a 15 hodin.
|
|
|
Příprava a charakterizace vláknitých vrstev pomocí elektrostatického zvlákňování pro piezoaplikace
Svobodová, Anežka ; Kaštyl, Jaroslav (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá přípravou a charakterizací kompozitních vláknitých vrstev na bázi PVDF připravených pomocí elektrostatického zvlákňování. Jako plniva byly použity keramické částice TiO2, BaTiO3 a BCZT. Vlákna byla připravena s obsahem 10, 20, 30, 40 a 50 % těchto částic a následně byly charakterizována jejich morfologie, zastoupení piezoaktivních fází a dielektrická charakteristika. Byl ukázán vliv přítomnosti částic na průměr vlákna a na podíl krystalinity polymeru. Velikost částic významně ovlivnila jejich distribuci ve vláknech. Piezoelektrické částice dále ovlivnily obsah elektroaktivních fází beta a gamma. Nejvyšší podíl elektroaktivních fází byl stanoven u vláken plněných BaTiO3, který dosahovala až 98 %. U vlákenen s BaTiO3, byly dále naměřeny hodnoty dielektrické konstanty, které dosahovaly oproti předpokladu nižších hodnot díky vysoké porozitě připravených vláken. Připravená vlákna lze považovat za perspektivní nejen pro piezoaplikace, proto bude dále studována optimalizace jejich přípravy a měření elektrických charakteristik.
|
|
|
Obrobitelné biokeramiky připravené metodou gelového lití
Kolář, Martin ; Částková, Klára (oponent) ; Trunec, Martin (vedoucí práce)
V diplomové práci byl vypracován literární přehled metody gelového lití a na jeho základě byly připravené vodné suspenze oxidu zirkoničitého pro metodu gelového lití. Tyto suspenze byly posuzovány z hlediska obsahu keramického prášku, typu a obsahu disperzantu a množství iniciátoru na viskozitu vodných suspenzí a průběh polymerace. Optimální keramická suspenze měla 45 obj.% keramického prášku, který byl stabilizován 0,5 hm% disperzantu Dolapix CE 64. Polymerace probíhající při pokojové teplotě byla iniciována 0,175 hm% peroxodisíranu amonného bez přítomnosti katalyzátoru. Mikrostruktura připravených keramických polotovarů i slinutých těles byla srovnávána s tělesem připraveným izostatickým lisováním. Pro testy obrábění byly připraveny keramické polotovary ve tvaru disku.
|
|
|
Příprava polyvinylidenfluoridových vláken pomocí elektrostatického zvlákňování
Hošek, František ; Šťastný, Přemysl (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
Elektrostatické zvlákňování je jedna z rychle se rozvíjejících metod pro získání vláken velmi malé tloušťky. Využití nanovláken je obrovské a má velký potenciál pro spoustu oborů – v medicíně, biologii, chemii, elektronice, v ochraně životního prostředí, energy-harvestingu… Slibným materiálem pro výrobu vláken se jeví polyvinyliden fluorid (PVDF) pro své skvělé mechanické i chemické vlastnosti, je to látka chemicky inertní, velmi odolná proti tepelnému zatížení. Cílem této bakalářské práce je příprava PVDF vláken metodou elektrostatického zvlákňování a studie vlivu tří různých povrchově aktivních látek na zvláknitelnost PVDF, na uspořádání a tvar vláken, které vznikají při elektrostatickém zvlákňování. Byl studován vliv koncentrace povrchově aktivních látek (1 hm.%; 0,5 hm.%; 0,25 hm.%) na proces zvlákňování při elektrickém napětí 25 kV a 50 kV. Teoretická část popisuje vlastnosti a dělení polymerů a detailně polyvinyliden fluorid (PVDF) jako výchozí materiál. Dále je popsána metoda elektrostatického zvlákňování, včetně procesních podmínek a vnějších parametrů ovlivňujících proces získání vláken. Experimentální část popisuje přípravu vzorků elektrostatickým zvlákňováním a jejich charakterizaci. Byla vyhodnocena tloušťka vláken, jejich vzhled, uspořádání a výskyt defektů při použití jednotlivých surfaktantů. Bylo zjištěno, že použité iontové povrchově aktivní látky ovlivňují tloušťku vláken i jejich morfologii. Byla získána homogenní vlákna s převažujícím uspořádáním v jednom směru, bez defektů.
|
|
|
Syntéza feroelektrických a dielektrických keramických kompozitních materiálů
Čípová, Eva ; Salamon, David (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
Tématem diplomové práce je příprava feroelektrických a dielektrických kompozitních materiálů, konkrétně se práce zabývá přípravou barium stroncium titanitu (BST). V teoretické části jsou popsány možnosti syntéz BST prášků a jejich další zpracování. Experimentální část se věnuje precipitační syntéze barium stroncium titanitu, připravené prášky byly charakterizovány z hlediska morfologie a fázového složení. Dále bylo pro přípravu hutné keramiky využito beztlakého slinování a izostatického lisování za horka (HIP). Sol-gel precipitační syntézou byly připraveny čisté BST prášky, které byly tvarovány a slinovány. Nejvyšší hustoty byly dosaženy při slinování zpomaleným cyklem (pomalé nárůsty teplot a prodleva během slinování) a doslinováním pomocí HIP.
|
|
|
Příprava a vlastnosti bezolovnatých piezokeramických materiálů
Tásler, Jan ; Částková, Klára (oponent) ; Maca, Karel (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá studiem bezolovnatých piezokeramických materiálů, s detailním zaměřením na materiál označovaný jako BCZT. Na vzorcích tohoto materiálu o chemickém složení (Ba0,85Ca0,15)(Zr0,1Ti0,9)O3 je zkoumán vliv rozdílné doby mletí keramických prekurzorů a teploty slinování keramického polotovaru na relativní hustotu a velikost zrn finálního keramického produktu. Dále je zkoumán vliv těchto parametrů na piezoelektrické vlastnosti. Jak doba mletí, tak teplota slinování se ukázaly jako důležité faktory ovlivňující výslednou mikrostrukturu. Vliv mikrostruktury na piezoelektrické vlastnosti se prokázal především u piezoelektrických veličin d33 a kp.
|
|
| |
host ::
RSS.