|
| |
|
|
Biomimetic polymer/graphene layered nanocomposites
Dostalík, Petr ; Ondreáš, František (referee) ; Zbončák, Marek (advisor)
This batchelot thesis deals with preparation of biomimetic polymer/graphene layered nanocomposites. In order to prepare nanocomposites, it was first necessary to prepare a suitable graphene material. The Tour-Marcan method was chosen for its preparation, in which the effect of oxidation time on the structure of the resulting graphene/graphite oxide was investigated. From the result of structural analysis was evaluated, that after 4 hours of oxidation structure of graphite was intercalated, oxygen groups were formed (mainly expoxy groups) and inter-layer spacing increased to form graphite oxide (GO). Extension of oxidation time did not lead to major changes in struture of GO. Nanocomposites were prepareted by solution-casting method. The polar polymer – polyvinyl alcohol (PVAl) was used as a matrix with assumption of strong interaction between GO a PVAl. In order to promote GO intercalation, an ultrasonic dispersant was used in the process of nanocomposite preparation, the effect of which was manifested by an increase in the inter-layer GO distance in nanocomposites. It has been observed that the inter-layer spacing of GO and PVA1 is affected by the concentration of the individual components in the nanocomposites, suggesting a possible modification of the PVA1 crystalline structure. Structural analysis revealed that GO layers in composite were oriented in one direction.
|
|
|
Thermoplastic composites for automotive applications
Zbončák, Marek ; Pospíšil,, Ladislav (referee) ; Jančář, Josef (advisor)
Diplomová práca sa zaoberá prípravou teromplastických kompzoitov s PMMA a PC matricou s potenciálnym využitím v automobilovom priemysle. Ako výstuž boli použité krátke sklenené, uhlíkové a PBO (poly(p-fenylén benzobisoxazol)) vlákna známe pod obchodným názvom Zylon®. Práve do PBO vlákien boli vkladané veľké nádeje vzhľadom na ich ohromujúce mechanické vlastnosti. Vplyv objemového zlomku vlákien na modulu pružnosti, pevnosť a ťažnosť kompozitov bol skúmaný. Experimentálne zistený modul pružností bol porovnaný so semi-empirickým Halpin-Tsai modelom. Prídavok sklenených a uhlíkových vlákien viedol k značnému zvýšeniu modulu pružnosti. Ukázalo sa, že po istej hodnote objemového zlomku dochádza k poklesu pevností kompozitov v dôsledku zvyšujúceho sa počtu defektov. Prídavok PBO vlákien preukázal len nepatrný vystužujúci efekt. Viskoelastické vlastností kompozitov boli skúmané pomocou dynamicko mechanickej analýzy (DMA). Termogravimetrická analýza (TGA), konfokálna laserová rastrovacia mikroskopia (CLSM) a rastrovacia elektrónová mikroskopia (SEM) boli využité k štúdiu štruktúry kompozitov.
|
|
|
Magnetically assembled nanoparticle structures and their effect on mechanical response of polymer nanocomposites
Zbončák, Marek ; Khúnová,, Viera (referee) ; Crosby, Alfred (referee) ; Jančář, Josef (advisor)
Magneticky řízené samo-uspořádávání v polymerních nanokompozitech je studováno v této dizertační práci. Strukturování polymerních nanokompozitů pomocí relativně slabých magnetických polí (B=0-50 mT) bylo prokázáno jako praktická metoda pro kontrolu jejích nano a mikrostruktury. Vliv intenzity magnetického pole, množství nanočástic, viskozity a času uspořádávání na výslednou strukturu byl studován v různých systémech jako fotopolymer, polyuretan nebo koloidně dispergované nanočástice v acetonu s malým množstvím rozpuštěného polymeru. Samo-uspořádané struktury – bez aplikace vnějšího magnetického pole vykazují vícekrokovou agregaci nanočástic do uskupení s komplexním tvarem. Magnetické interakce byly označené jako odpovědné za agregaci nanočástic v samo-uspořádaných systémech pomocí výpočtů energii mezi-částicových interakcí. S rostoucím magnetickým polem, magnetické nanočástice jsou rychle uspořádané do jednorozměrných částicových řetězů s vysokým aspektním poměrem a homogenní orientaci v polymerní matrici. S prodluženým časem uspořádaní, tyto struktury postupně rostou z malých submikrometrových struktur do velkých mikroskopických super struktur. Táto metoda vykazuje velký potenciál pro kontrolovanou přípravu široké škály struktur v polymerních nanokompozitech vhodných pro technologické aplikace a také pro fundamentální studie. Magneticky uspořádané polymerní nanokompozity vykazují značnou směrovou anisotropii tuhosti kompozitu nad jeho skelným přechodem přičemž, pod skelným přechodem systému není pozorován žádný efekt. Podélně orientované struktury vykazují větší příspěvek k tuhosti kompozitů. Efektivnost vyztužení vykazuje teplotně závislý průběh a maximum je pozorováno přibližně 60 °C nad skelným přechodem. Struktura magneticky uspořádaného polymerního nanokompozitu byla popsána vícero-úrovňovým hierarchickým modelem materiálu. Mikromechanika byla využitá k popisu směrově závislého vyztužení polymerních nanokompozitů a k popisu teplotně závislé tuhosti hybridních struktur složených z nanočástic a polymeru. Schopnost nést napětí, deformovat se a nenulová tuhost hybridních struktur je odpovědná za vyztužení polymerních nanokompozitů. Přítomnost polymerních přemostění mezi nanočásticemi, které přenášejí napěti skrze magnetické struktury je označená jako nezbytná pro mechanickou odezvu polymerních nanokompozitů a pro tuhost hybridních struktur.
|
|
|
Polymer-cement composites for refractory aplications
Zbončák, Marek ; Ptáček, Petr (referee) ; Šoukal, František (advisor)
This bachelor thesis deals with preparation of high-strength polymer-cement composites based on the calcium aluminate cement and polyvinylalcohol. MDF composites are interesting because of their mechanical properties which exceed strengths of the common materials based on the cement and inorganic binders. So they represent perspective kind of material which could be used for construction purposes. Thermal degradation of the polymer leads to structure changes of the composite and reduction of mechanical properties. Therefore thesis is aimed to characterize the influence of the temperature on mechanical properties, structural changes and material composition. Temperature dependence of flexural strength was examined during the work. Changes of composition and structure were characterized by XRD, DTA-TGA in combination with EGA, SEM and EDS analyses. Due to requirement of the material refractoriness there were also tested options of preparation of MDF composites based on phosphates binders which are used in refractory manufacture.
|
|
|
Biomimetic polymer/graphene layered nanocomposites
Dostalík, Petr ; Ondreáš, František (referee) ; Zbončák, Marek (advisor)
This batchelot thesis deals with preparation of biomimetic polymer/graphene layered nanocomposites. In order to prepare nanocomposites, it was first necessary to prepare a suitable graphene material. The Tour-Marcan method was chosen for its preparation, in which the effect of oxidation time on the structure of the resulting graphene/graphite oxide was investigated. From the result of structural analysis was evaluated, that after 4 hours of oxidation structure of graphite was intercalated, oxygen groups were formed (mainly expoxy groups) and inter-layer spacing increased to form graphite oxide (GO). Extension of oxidation time did not lead to major changes in struture of GO. Nanocomposites were prepareted by solution-casting method. The polar polymer – polyvinyl alcohol (PVAl) was used as a matrix with assumption of strong interaction between GO a PVAl. In order to promote GO intercalation, an ultrasonic dispersant was used in the process of nanocomposite preparation, the effect of which was manifested by an increase in the inter-layer GO distance in nanocomposites. It has been observed that the inter-layer spacing of GO and PVA1 is affected by the concentration of the individual components in the nanocomposites, suggesting a possible modification of the PVA1 crystalline structure. Structural analysis revealed that GO layers in composite were oriented in one direction.
|
|
|
Magnetically assembled nanoparticle structures and their effect on mechanical response of polymer nanocomposites
Zbončák, Marek ; Khúnová,, Viera (referee) ; Crosby, Alfred (referee) ; Jančář, Josef (advisor)
Magneticky řízené samo-uspořádávání v polymerních nanokompozitech je studováno v této dizertační práci. Strukturování polymerních nanokompozitů pomocí relativně slabých magnetických polí (B=0-50 mT) bylo prokázáno jako praktická metoda pro kontrolu jejích nano a mikrostruktury. Vliv intenzity magnetického pole, množství nanočástic, viskozity a času uspořádávání na výslednou strukturu byl studován v různých systémech jako fotopolymer, polyuretan nebo koloidně dispergované nanočástice v acetonu s malým množstvím rozpuštěného polymeru. Samo-uspořádané struktury – bez aplikace vnějšího magnetického pole vykazují vícekrokovou agregaci nanočástic do uskupení s komplexním tvarem. Magnetické interakce byly označené jako odpovědné za agregaci nanočástic v samo-uspořádaných systémech pomocí výpočtů energii mezi-částicových interakcí. S rostoucím magnetickým polem, magnetické nanočástice jsou rychle uspořádané do jednorozměrných částicových řetězů s vysokým aspektním poměrem a homogenní orientaci v polymerní matrici. S prodluženým časem uspořádaní, tyto struktury postupně rostou z malých submikrometrových struktur do velkých mikroskopických super struktur. Táto metoda vykazuje velký potenciál pro kontrolovanou přípravu široké škály struktur v polymerních nanokompozitech vhodných pro technologické aplikace a také pro fundamentální studie. Magneticky uspořádané polymerní nanokompozity vykazují značnou směrovou anisotropii tuhosti kompozitu nad jeho skelným přechodem přičemž, pod skelným přechodem systému není pozorován žádný efekt. Podélně orientované struktury vykazují větší příspěvek k tuhosti kompozitů. Efektivnost vyztužení vykazuje teplotně závislý průběh a maximum je pozorováno přibližně 60 °C nad skelným přechodem. Struktura magneticky uspořádaného polymerního nanokompozitu byla popsána vícero-úrovňovým hierarchickým modelem materiálu. Mikromechanika byla využitá k popisu směrově závislého vyztužení polymerních nanokompozitů a k popisu teplotně závislé tuhosti hybridních struktur složených z nanočástic a polymeru. Schopnost nést napětí, deformovat se a nenulová tuhost hybridních struktur je odpovědná za vyztužení polymerních nanokompozitů. Přítomnost polymerních přemostění mezi nanočásticemi, které přenášejí napěti skrze magnetické struktury je označená jako nezbytná pro mechanickou odezvu polymerních nanokompozitů a pro tuhost hybridních struktur.
|
|
| |
|
|
Thermoplastic composites for automotive applications
Zbončák, Marek ; Pospíšil,, Ladislav (referee) ; Jančář, Josef (advisor)
Diplomová práca sa zaoberá prípravou teromplastických kompzoitov s PMMA a PC matricou s potenciálnym využitím v automobilovom priemysle. Ako výstuž boli použité krátke sklenené, uhlíkové a PBO (poly(p-fenylén benzobisoxazol)) vlákna známe pod obchodným názvom Zylon®. Práve do PBO vlákien boli vkladané veľké nádeje vzhľadom na ich ohromujúce mechanické vlastnosti. Vplyv objemového zlomku vlákien na modulu pružnosti, pevnosť a ťažnosť kompozitov bol skúmaný. Experimentálne zistený modul pružností bol porovnaný so semi-empirickým Halpin-Tsai modelom. Prídavok sklenených a uhlíkových vlákien viedol k značnému zvýšeniu modulu pružnosti. Ukázalo sa, že po istej hodnote objemového zlomku dochádza k poklesu pevností kompozitov v dôsledku zvyšujúceho sa počtu defektov. Prídavok PBO vlákien preukázal len nepatrný vystužujúci efekt. Viskoelastické vlastností kompozitov boli skúmané pomocou dynamicko mechanickej analýzy (DMA). Termogravimetrická analýza (TGA), konfokálna laserová rastrovacia mikroskopia (CLSM) a rastrovacia elektrónová mikroskopia (SEM) boli využité k štúdiu štruktúry kompozitov.
|
|
|
Polymer-cement composites for refractory aplications
Zbončák, Marek ; Ptáček, Petr (referee) ; Šoukal, František (advisor)
This bachelor thesis deals with preparation of high-strength polymer-cement composites based on the calcium aluminate cement and polyvinylalcohol. MDF composites are interesting because of their mechanical properties which exceed strengths of the common materials based on the cement and inorganic binders. So they represent perspective kind of material which could be used for construction purposes. Thermal degradation of the polymer leads to structure changes of the composite and reduction of mechanical properties. Therefore thesis is aimed to characterize the influence of the temperature on mechanical properties, structural changes and material composition. Temperature dependence of flexural strength was examined during the work. Changes of composition and structure were characterized by XRD, DTA-TGA in combination with EGA, SEM and EDS analyses. Due to requirement of the material refractoriness there were also tested options of preparation of MDF composites based on phosphates binders which are used in refractory manufacture.
|
guest ::
