|
|
Functional foams with densit ygradient
Svatík, Juraj ; Figalla, Silvestr (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Inspired by lightweight natural materials, cellular materials with gradient porosity are expected to possess mechanical properties superior to conventional polymer foams due to their specific structural architecture. These properties could allow use of the lightweight materials in structural components. In this thesis, preparation of the gradient cellular materials is investigated employing the laminating and/or 3D printing. Static and dynamic mechanical tests were performed on both quasi homogenous and gradient porosity foams providing experimental support for the hypothesis of structural architecture driven deformation response. Experimental data were interpreted using existing theoretical models. Our results led to a conclusion that the existing theoretical models derived for regularly structured foams are not valid for foams with gradient porosity exhibiting mechanical properties substantially better than the foams with homogenous porosity.
|
|
|
Funkční polymerní pěny
Hána, Tomáš ; Pospíšil, Ladislav (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Funkční polymerní pěny jsou slibnou oblastí výzkumu, která by mohla potencionálně produkovat pěny s vyšší přidanou hodnotou. Konkrétním příkladem jsou pěny s funkčním gradientem porozity. Očekává se, že tyto pěny dosáhnou lepších mechanických vlastností při zachování nízké hustoty, než je tomu u běžných pěn. Tato práce se zabývá navržením postupu přípravy těchto pěn, zkoumáním struktury a srovnáním mechanických vlastností s běžnými pěnami. Získané výsledky jsou diskutovány a jsou navrženy možnosti dalšího výzkumu v tomto odvětví.
|
|
|
Hybridní směsi na bázi recyklovaných plastů
Černý, Miroslav ; Lehocký, Marián (oponent) ; Balgová,, Vendula (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Práce popisuje vztah mezi strukturou a mechanickými vlastnostmi v případě hybridních směsí. Ty jsou složeny z polyuretanových matric (případně polyuretan-močovinových matric nebo směsí polyuretanu a anorganických plniv), rozdílných frakcí pryže jako plniva a případně výztuže tvořené PET monofily. Mechanické chování bylo studováno tahovými zkouškami. Studované mechanické vlastnosti zahrnují modul pružnosti v tahu, napětí a prodloužení na mezi pevnosti a měrnou spotřebu energie na dosažení mezi pevnosti. Připravené materiály jsou přirozeně pórovité. Proto jejich mechanické chování musí být popsáno obecně pro pórovité kompozity. Přítomnost pórovitosti znamená, že je obtížné je je popsat modely platnými pro mechanické chování (hlavně modulu pružnosti) nepórovitých kompozitů. Modely jsou také založeny na idealizovaných strukturách na microskopické úrovni. V případě pórovitých kompozitů je velmi těžké vytvořit idealizovanou strukturu. Struktura se mění se změnou složení (změna složek nebo jejich podílů). Tyto podmínky vedly k použití odlišného přístupu k popisu vztahu struktury a zmíněných mechanických vlastností. Zvolený přístup vychází ze znalosti strukturních parametrů vycházejících z pórovitosti. Strukturní parametry popisují strukturu na makroskopické úrovni. Zahrnují objem meziprostoru (objem mezi částicemi plniva), zaplnění meziprostoru (jak matrice vyplňuje objem meziprostoru) a objemovový zlomek matrice. Navržené parametry jsou využity ve vztazích, kde jsou fitovány pomocí mocnin aby proložily hodnoty zvolených mechanických vlastností kompozitů obsahující danou matrici a plnivo. Nalezené exponenty jsou potom popsány vlastnostmi matric za zisku vztahů popisujících plněných pórovitých materiálů. Velmi podobný přístup byl zvolen v případě vyztužených kompozitů. Navržené vztahy jsou potenciálně platné pro materiály obsahující pojivou matrici, nekonečný počet plniv a jeden druh výztuže.
|
|
|
The Crystallization Kinetics in Semicrystalline Nanocomposites
Fiore, Kateřina ; Kučera, Jaroslav (oponent) ; Chodák,, Ivan (oponent) ; Lesser, Alan (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
The crystal growth greatly affects morphology and, thus, mechanical properties of semicrystalline polymers. In this PhD work, the effect of adding high specific surface area silica nano-filler on the crystallization kinetics of linear polyethylene was investigated. In nanocomposites, high specific surface area is able to alter the chain dynamics even at very low filler loadings. It is suggested that in the vicinity of the filler surface, polymer chains exhibit retarded reptation motion due to the chain immobilization caused by either the filler-polymer interaction or by chain confinement between closely packed nanoparticles. The polarized optical microscope equipped with a hot stage was employed to measure the spherulites growth rates in the medium crystallization regime II. It was shown that even weak interaction between PE chains and silica nano-filler above glass transition temperature leads to the substantial decrease of the spherulite growth rates. The measured data are correlated with predictions based on the theoretical models and computer simulations of molecular dynamics in the crystallizing nanocomposite. The observed decrease of spherulites growth rates, G, in dependence on both the silica nano-filler content and polyethylene molecular weight is interpreted utilizing the immobilization theory, thus, reduced reptation motion.
|
|
|
Plastové díly automobilů se sníženou škrábatelností
Vida, Mikuláš ; Kučera, František (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Cílem této bakalářské práce bylo zkoumání změn mechanických a reologických vlastností nanokompozitů na bázi PMMA, kde plnivem byly různé typy pyrogenní siliky (různý měrný povrch a výrobce). Bakalářská práce se v teoretické části zaměřuje na současný stav výzkumu, přípravy a vlastností polymerních nanokompozitů. Pro přípravu nanokompozitů byla zvolena rozpouštěcí metoda, kde do rozpuštěného PMMA byla zamíchána silika. Mechanické vlastnosti v tahu byly měřeny pod Tg, zatímco nad Tg byla měřena viskoelastická odezva (reometr). Plnivo na modul pružnosti pod Tg nemělo výraznější vliv, ale nad Tg (180 °C) jak elastický tak ztrátový modul s rostoucím obsahem siliky a se zvyšující se frekvencí (0,1–100 Hz) rostl. U vzorků s obsahem 1 % se ukázalo, že významnou roli hraje velikost částic a měrný povrch siliky. Nejvíce modul pružnosti PMMA, statický a dynamický, zvýšila silika M-5 o objemovém podílu 1%. Silika však s rostoucím množstvím způsobila významný pokles pevnosti a tažnosti.
|
|
|
Viscoelasticity of polymer glasses
Ondreáš, František ; Kučera,, Jaroslav (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
This work focuses on polymer glasses relaxation behavior. Polymethylmethacrylate was chosen as a typical representative of polymer glasses. Relaxation processes were studied by dynamical mechanical spectroscopy and differential scanning calorimetry was used as a supplemental analysis. Relaxation process above Tg and high values of rubberlike plateau modulus were observed in thermomechanical spectra. High temperature relaxation transition was studied from the perspective of thermal history, frequency and axial stress dependence and influence of molecular structure was also investigated. Apparent activation energies of studied processes and their axial stress dependence for polymethylmethacrylate were determined. On the basis of obtained data, a hypothesis was developed which connects high temperature relaxation process with molecular process responsible for strain hardening.
|
|
|
Mechanické vlastnosti vláknových kompozitů pro automobilové aplikace
Bayer, Adam ; Žídek, Jan (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá studiem mechanických vlastností vláknových kompozitů, které se lišily objemovým zlomkem a teplotou při měření. Jako matrice byl zvolen PMMA a v roli výztuže figuruje skelná tkanina. Teoretická část shrnuje současnou problematiku polymerních kompozitů v automobilovém průmyslu, jejich výrobní metody a způsoby impregnace. V rámci experimentální části byly připravovány vzorky blokovou polymerací z 30% roztoku PMMA v monomeru s iniciátorem v sušárně při 65 °C, kdy byla tkanina přímo rozložena v roztoku předpolymeru. U těchto vzorků byly prováděny tahové zkoušky na zařízení Zwick a byly porovnány výsledky s teoreticky vypočítanými hodnotami.
|
|
|
Polymerní nanokompozity na bázi PMMA
Kostková, Jana ; Žídek, Jan (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá studiem mechanických a viskoelastických vlastností nanokompozitů na bázi PMMA plněnými různými typy povrchově upravené siliky, které se lišily měrným povrchem, povrchovou úpravou a velikostí částic. Nanokompozity byly připraveny rozpouštěcí metodou, kde nanoplnivo bylo aplikováno do rozpuštěné matrice. Pro zjištění mechanických vlastností byly vzorky nanokompozitů testovány v tahu a viskoelastické vlastnosti byly v teplotním rozsahu do bodu měknutí PMMA měřeny dynamicko-mechanickou analýzou (DMA). Nanoplnivo za laboratorní teploty nemělo na modul pružnosti nanokompozitů téměř žádný vliv, nedošlo ke snížení, a k výraznějšímu zvýšení došlo pouze u jednoho typu siliky při obsahu 2 %, což potvrdila také DMA. Teplotní závislost DMA ukázala, že vzorky s obsahem siliky 2 % byly všeobecně teplotně stabilnější ve srovnání s nanokompozity s obsahem 1 %. Elastický modul všech nanokompozitů, kromě dvou, byl podobný nebo nižší jako čistý PMMA a to do teploty 66 °C, poté se trend obrátil. Ztrátový modul všech vzorků byl o řád nižší v porovnání s elastickým modulem.
|
|
|
Effect of sub-micrometer structural features on rheology of polymer nanocomposites
Lepcio, Petr ; Chodák,, Ivan (oponent) ; doc.Ing.Marián Lehocký, Ph.D. (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Polymer nanocomposites (PNCs) hold a great promise as future lightweight functional materials processable by additive manufacturing technologies. However, their rapid deployment is hindered by their performance depending strongly on the nanoparticle (NP) spatial organization. Therefore, the ability to control the nanoparticle dispersion in the process of PNCs preparation is a crucial prerequisite for utilizing their potential in functional composites. This work investigates solution blending of PNCs in a model glass forming polymer matrix, a bulk processing technique of a tailored NP spatial organization controlled by structural and kinetic variables of the preparation protocol. The presented results describe the differences between nanoparticle induced changes on the rheological behavior of a polystyrene solution under large amplitude oscillation shear (LAOS). High-affinity OP-POSS NPs seem to interact with the PS at low filler loadings and form stiffened aggregates, whereas low-affinity OM-POSS NPs remained rather uninvolved in the polymer deformation at these conditions. Furthermore, an interest was focused on the impact of the blending solvent on the NP spatial arrangement in silica/PMMA and silica/PS nanocomposites, which has already been suggested as the controlling parameter of the solid-state structure. An emphasis was put on the qualitative differences between “poorly dispersed” NP arrays which, by combination of rheological assessment and structural analysis (TEM, USAXS), were identified as chain bound clusters and two types of aggregates, one of thermodynamic and the other of a kinetic origin, which are characterized by substantially distinct formation kinetics and mismatched properties compared to individually dispersed NPs and each other. The currently observed types of NP dispersion were quantitatively linked with their rheological properties during the solution blending step and the amount of polymer adsorption and depletion attraction. The results were compared to the PRISM theory. Finally, the importance of NP spatial organization was demonstrated on the comparison of glass transition temperatures of various structures at constant chemical composition.
|
|
|
Polymerní nanokompozity pro interiérové části automobilů
Miškolci, Michal ; Bálková, Radka (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zaobírá problematikou odolnosti interiérových automobilových dílů proti otěru použitím nanokompozitů na bázi polykarbonátů. V teoretické části byla zpracována literární rešerše shrnující dosavadní poznatky k dané problematice. V experimentální části pak byly připravené vzorky na bázi polykarbonátů a byl měřen jejich modul pružnosti jakožto jeden z hlavních parametrů ovlivňujících odolnost proti otěru a poškrábání.
|
host ::
RSS.