|
|
Research and development of a technology of hard anodization of nonferrous alloys
Remešová, Michaela ; Kudláček,, Jan (oponent) ; Vidal, Salvador Pané (oponent) ; Kaiser, Jozef (vedoucí práce)
The thesis is focused on the research and development of the technological process for the preparation of hard anodic coatings on three different non-ferrous materials, namely (i) aluminium alloy (AA1050), (ii) pure magnesium (99.9% Mg), and (iii) zinc alloy (ZnTi2). Suitable combinations of anodizing conditions (voltage, current density, temperature and composition of the electrolyte, etc.) can produce anodic coatings with different properties. The effect of pre-treatment and anodizing conditions on the appearance, morphology, thickness and hardness of the produced anodic coatings was demonstrated in the present thesis. In order to increase tribological properties and hardness, the anodic coatings were directly doped with Al2O3 or with a mixture of Al2O3/PTFE particles during the anodizing process. The theoretical part describes the basic principles of anodization, the methods used in industry and the technological process. The experimental part is divided into three basic parts. The first part is devoted to anodizing of aluminium alloy. The second part is focused on anodizing of pure magnesium, and the last part is focused on anodizing of zinc alloy, which has not been researched as thoroughly as anodizing of aluminium.
|
|
| |
|
|
Nanoelektrody pro biofyzikální měření
Márik, Marian ; Hrdý, Radim (oponent) ; Hubálek, Jaromír (vedoucí práce)
Cílem projektu je návrh nanoelektrody na zadanou křemíkovou desku s dopředu určenými přísadami a tenkovstvými technikami v kombinaci litografie a nanotechniky, vyvinutými v LabSensNano. Práce se zabývá hlavně procesem litografie a před procesní přípravou křemíkové desky. Dále je uveden stručný návrh elektrod, návrh pro realizaci a stav praktické experimentace.
|
|
|
Výroba hliníkových nano-šablon pomoci kontrolované anodizace v roztoku
Stehlíček, Kamil ; Dvořák, Petr (oponent) ; Lednický, Tomáš (vedoucí práce)
V této práci se zaměřujeme na optimalizaci výroby porézního oxidu hliníku (porézní aluminy) pomocí nových metod s důrazem na uspořádanost výsledné struktury. Teoretická část slouží jako rešerše daného tématu a také k nastolení počátečních podmínek pro experimenty. V experimentální části už hledáme optimální parametry pro tvorbu uspořádaných struktur porézní aluminy. Mimo to se práce zabývá i návrhem aparatury a zpracováním programu k jejímu ovládání.
|
|
|
Příprava samoorganizovaných nanostrukturovaných oxidických vrstev
Šťastná, Eva ; Pouchlý, Václav (oponent) ; Jan, Vít (vedoucí práce)
Na vzorcích čistého hliníku (99,95 Goodfellow) byly provedeny experimenty pro ověření různých anodizačních technik. Jako elektrolyt byl použit roztok kyseliny šťavelové, anodizační napětí dosahovalo hodnot od 20 V do 60 V, přičemž po celou dobu anodizace byl měřen průběh proudu. Prostřednictvím FEG – SEM byl popsán vliv přípravy hliníkového substrátu, délky anodizace a anodizačního napětí na parametry připravené struktury. Připravené oxidické vrstvy se vyznačovaly rovnoměrně uspořádanými 20 – 30 nm v závislosti na velikosti anodizačního napětí. Metodou postupného snižování pórů bylo dosaženo struktury s póry o průměru 10 nm. Aplikací následného chemického a elektrochemického leptání oxidické vrstvy bylo dosaženo rozšíření pórů na 80 nm při zachování pravidelně uspořádané struktury. Byly také zjišťovány možnosti elektrodepozice kovů do pórů připravené struktury bez nutnosti odleptat oxidickou membránu od hliníkového substrátu. Byly vyzkoušeny možnosti elektrodepozice za použití stejnosměrného, pulsního i symetrického a nesymetrického proudu. Výsledná struktura výrazně závisela na předchozí úpravě oxidické membrány. Jestliže byla na porézní vrstvu aplikována metoda ztenčování bariérové vrstvy snižováním napětí a následné chemické leptání, byly připraveny dlouhé nanodráty vyplňující většinu membrány. Nanášením kovu nesymetrickým střídavým proudem do matrice připravené metodou postupného snižování napětí byly připraveny velmi krátké nanodráty vyplňující většinu oxidické vrstvy.
|
|
|
Nanostrukturované senzory pro detekci organických látek
Šťávová, Karolína ; Fohlerová, Zdenka (oponent) ; Hrdý, Radim (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá přípravou citlivých vrstev složených z pole zlatých nanotyčinek a jejich modifikacemi. Nejdříve je vyrobena nanoporézní maska z vrstvy hliníku pomocí metody anodické oxidace. Následně je provedena elektrochemická depozice zlata a polypyrrolu a dále zlata a rtuti do této šablony. Citlivá vrstva je charakterizována pomocí rastrovací elektronové mikroskopie a dalších metod pro prvkovou analýzu. Senzor s touto citlivou vrstvou může být využit pro detekci různých organických látek.
|
|
|
Vliv změny vstupních parametrů na výrobu nanoporézní keramiky
Hriczo, Filip ; Macháčková, Marina (oponent) ; Hrdý, Radim (vedoucí práce)
Předkládaná práce se zabývá zkoumáním a testováním kyselin a podmínek ve kterých je výrobu nanoporézní keramiky na tenké hliníkové vrstvě nejefektivnější a nejkvalitnější. V této práci je popsán postup výroby nanoporézních struktur s póry o rozměrech 15–400 nm v závislosti na použitém elektrolytu. Vytvoření pravidelné hexagonální struktury pomocí elektrochemické oxidace je závislé na mnoha parametrech, které ovlivňují pravidelnost uspořádání a parametry vytvořené keramiky. Byly zkoumány především změny teploty a vstupního napětí. Všechny výsledky byly zkoumány pomocí SEM analýzy.
|
|
|
Electrochemical synthesis, characterization and applications of new types of 1D valve metal oxide nanostructures
Alijani, Mahnaz ; Prof. Lluis F. Marsal (oponent) ; Tsuchiya, Hiroaki (oponent) ; Macák, Jan (vedoucí práce)
This thesis presents a comprehensive investigation of the growth of high-aspect-ratio (HAR) TiO2 nanotube (TNT) layers and their application in advanced light sensing technologies. The research outputs achieved during this Ph.D. study encompass a series of papers that collectively explore the synthesis and characterization of HAR TNT layers on one hand side, and performance evaluation of these layers in various sensing modalities on the other side. The initial study focuses on the successful anodization of Ti foil to obtain HAR TNT layers using a specially formulated electrolyte containing NH4F/H2O/ethylene glycol, with the addition of lactic acid (LA). The results demonstrate that by controlling the electrolyte age and composition, together with the application of sufficiently high potentials, HAR TNT layers with high aspect ratio (of approximately 450) can be achieved within remarkably short anodization times ( 15 minutes) compared to the literature available before the work on this thesis begun. This approach offers a promising pathway to obtain robust TNT layers without dielectric breakdown, eliminating the need for additional process control, such as heating or cooling of the electrolyte. Building up on the successful anodization results, the subsequent investigation explored the galvanostatic anodization for obtaining HAR TNT layers in an LA-containing electrolyte. It was observed that lactic acid effectively prevents dielectric breakdown when high current densities are applied. This finding highlights the potential of galvanostatic anodization to produce HAR TNT layers in significantly reduced anodization times at room temperature. Expanding the research scope, the thesis delves into the microwave photoconductivity of TNT layers with different thicknesses (15, 50, 80, and 110 m) at X-band frequencies (~8 GHz) for applications in sensing and wireless space communication. The integration of anatase TNT layers with a planar split ring resonator (SRR) microwave resonator enables the evaluation of their microwave photoconductivity performance. Experimental results revealed significant variations in the resonant amplitude and frequency responses of the TNT layers, with the 80 m thick TNT layers demonstrating the highest sensitivity. Correlations were established between the photoconductivity efficiency, crystallite size, and thickness of the TNT layers, supporting the development of optimized TNT layers for enhanced microwave sensing capabilities. Furthermore, the thesis explores TNT layers on SRR for visible light detection. By sensitizing the TNT layers to the visible spectral region through the deposition of a CdS coating using Atomic Layer Deposition (ALD), the results demonstrate effective detection of ultraviolet (UV) light, visible (VIS) light and light-induced variations in the dielectric properties of TNT layers. The experimental findings align with theoretical models and highlight the clearly outstanding potential of TNT-based sensors in hazard detection, pollution monitoring, material analysis, and light-based satellite-to-satellite communication. Overall, this thesis provides a comprehensive understanding of HAR TNT layers and their capabilities for advanced sensing applications. The knowledge gained from this research will contribute to the advancement of nanomaterial-based sensors and opens up new possibilities for their utilization in various industries and emerging technologies.
|
|
|
Koroze leteckých konstrukcí
Poláček, Juraj ; Juračka, Jaroslav (oponent) ; Katrňák, Tomáš (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce se zabývá korozním napadením leteckých konstrukcí a jejich vlivů na mechanické vlastnosti jednotlivých částí leteckých konstrukcí. Rešeršní část práce popisuje principy vzniku korozních napadení a vliv agresivních prostředí na jejich vznik a rozvoj. Vliv agresivních prostředí je demonstrován prostřednictvím korozních zkoušek. Práce mapuje nejpou- žívanější materiály v leteckém průmyslu. Současně přiřazuje jednotlivé materiály na typická místa letecké konstrukce. Prostřednictvím informací a pomoci podniku LOM Praha definuje a zobrazuje nejčastější místa výskytu koroze. V práci byl také proveden popis možných nebezpečí plynoucích z koroze na příslušném místě letecké konstrukce. Výstupem práce jsou možnosti ochrany proti korozi. Jedná se zejména o proces anodizace, povrchových úprav, údržby a správném konstrukč- ním řešení materiálu při vývoji leteckých konstrukcí. V důsledku rozsáhlého použití procesu anodizace a povrchových úprav, byla provedena analýza vlivu těchto procesů na mechanické vlast- nosti hliníkové slitiny 6061.
|
|
|
Porous-alumina-assisted formation of metal and metal-oxide nanostructures for use in advanced micro-devices
Kamnev, Kirill ; Mardare, Andrei Ionut (oponent) ; Blanchar, Xavier Correig (oponent) ; Mozalev, Alexander (vedoucí práce)
The anodization of metals through porous anodic alumina (PAA) matrix (PAA-assisted anodization) is used alternatively to nanoporous anodization or conventional nanofabrication methods for producing novel nanostructured metal oxides with improved characteristics. Enhancing properties of ZrO2 and HfO2 by nanostructuring possesses significant interest due to the active commercialization of these metal oxides. Nanostructuring ZrO2 and HfO2 by anodization is challenging because of early anodic-oxide crystallization and nearly zero cation transport number. These issues are addressed by a systematical investigation of anodizing behavior of Al superimposed on Zr or Hf layers. Reproducible PAA-assisted growth of ZrO2 nanostructures partially filling the pores of the PAA matrix is achieved for the first time. The PAA-embedded ZrO2 nanostructures demonstrate enhanced dielectric performance in a wide frequency range with low leakage current and high breakdown voltage, making them attractive for application in wet and hybrid electrolytic capacitors. The planarized films compatible with standard nanofabrication methods and comprising ZrO2 nanostructures fully filling the pores in the PAA matrix are synthesized by combining the PAA-assisted anodization of Zr with partial PAA dissolution. Such films are utilized in experimental MIM microcapacitors exhibiting low leakage current, high breakdown voltage, high energy density, low temperature coefficient of capacitance, and excellent capacitance-voltage linearity, which makes them perfect candidates for on-chip passive device integration. The PAA-assisted ZrO2 nanofilms are approbated for the first time to produce osteogenic bioceramic coatings. Such nanostructured ZrO2 bioceramic coatings can module cell-surface interactions and increase osteoblast mineralization 5-fold compared to flat ZrO2 anodic coating. The PAA-assisted nanostructured HfO2 films exhibit repeatable low-power eigh-wise bipolar resistive-switching properties, making them highly prominent as solid electrolytes in memristor applications. The PAA-assisted anodization of Hf combined with appropriate surface chemical modification is utilized for the first time for creating self-organized superhydrophobic, oil-repelling, visible light transparent, and antireflective nanostructured HfO2 coatings highly suitable for passivation of photovoltaic devices.
|
host ::
RSS.