|
|
Studium biokeramického kompozitu na bázi hydroxyapatitu a bioskla
Virágová, Eliška ; Hadraba, Hynek (oponent) ; Drdlík, Daniel (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá studiem biokeramických kompozitních materiálů na bázi hydroxyapatitu (HAp) a bioskla (BG). Pro přípravu těchto materiálů byla zvolena metoda mokrého tvarování – elektroforetická depozice (EPD). Byla evaluována metodika přípravy a její vliv na relativní hustotu a distribuci pórů v připravených kompozitech. Bylo provedeno studium slinovacího procesu připravených kompozitních materiálů pomocí vysokoteplotní dilatometrie s následným vyhodnocením mikrostrukturních a mechanických vlastností. Bylo zjištěno, že pomocí EPD lze úspěšně připravit částicové kompozity, jejichž mikrostrukturní kvalitu ovlivňuje zejména elektrická vodivost suspenze. Při studiu kinetiky depozičního procesu bylo zjištěno, že EPD probíhá nejrychleji v suspenzi s nejnižší elektrickou vodivostí. Se zvyšujícím se obsahem BG v HAp rostla relativní hustota materiálů a také docházelo ke snížení četnosti a zvětšení průměru pórů. Při vysokoteplotní dilatometrii byl patrný pokles relativního smrštění se vzrůstajícím obsahem HAp ve struktuře. Pozorování mikrostruktury ukázalo krystalickou strukturu BG a otevřenou porozitu HAp, která je pro biokompatibilní materiály žádoucí. Fázové složení jednotlivých materiálů bylo určeno pomocí rentgenové difrakční analýzy. V rámci mechanických vlastností byl zjištěn nárůst tvrdosti a Youngova modulu pružnosti se vzrůstajícím obsahem BG v biokeramických kompozitech. Na základě získaných poznatků byl identifikován vhodný postup a materiálové složení pro plánovanou přípravu funkčně gradientního materiálu na bázi HAp a BG
|
|
|
Sklokeramické kompozitní biomateriály
Žaludek, Jakub ; Hadraba, Hynek (oponent) ; Drdlík, Daniel (vedoucí práce)
V bakalářské práci byla studována příprava bioskla 45S5 a kompozitů obsahujících biosklo 45S5 a keramická vlákna Al2O3 nebo ZrO2 v množstvích 1, 3 a 5 hm% metodou slip-casting z vodných a isopropanolových suspenzí. Připravené materiály byly následně hodnoceny z hlediska porozimetrie, relativní hustoty, vysokoteplotní dilatometrie, rentgenové difrakční analýzy, mikrostruktury a tvrdosti. Z výsledků vyplývá, že metodou slip-casting lze připravit porézní tělesa, která jsou předpokladem pro dobrou funkci v biomedicínských aplikacích. Pomocí vysokoteplotní dilatometrie byla identifikována tři stadia slinovacího procesu a změřeno relativní smrštění vzorků, které činilo ~40%. Slinování vzorků na 1050°C způsobilo tvorbu krystalické fáze Na2Ca2Si3O9, přičemž nebylo detekováno rozpouštění vláken Al2O3 nebo ZrO2 do matrice bioskla. Z hlediska mechanických vlastností bylo zjištěno, že tvrdost klesala s rostoucím množstvím vláken ve struktuře, což bylo zapříčiněno porézní strukturou a přítomností velkých shluků vláken.
|
|
|
Piezoceramic materials prepared by electrophoretic deposition
Zeman, Dominik ; Chlup, Zdeněk (oponent) ; Drdlík, Daniel (vedoucí práce)
This bachelor thesis deals with the preparation of piezoceramic materials based on Ba0.85Ca0.15Ti0.9Zr0.1O3 using electrophoretic deposition, which was used for this type of material for the first time. The influence of preparation method, milling time and sintering temperature on mean grain size, relative density, mechanical and piezoelectric properties of samples were investigated. The high energy milling lasting 30-240 min increased electrical conductivity of the suspensions which led to reduction of deposition rate and the density of deposits was increased up to 47.4%. The reduced particle size in green body allowed using of relative low sintering temperature (1350°C) while the deposits with high density of 95.9% and piezoelectric coefficient of d33* = 1027 pm/V were obtained. The hardness of piezoceramic materials prepared was in range of 2.6-3.1 GPa.
|
|
|
Pokročilé vrstevnaté keramické materiály s heterogenní mikrostrukturou pro balistické aplikace
Mařák, Vojtěch ; Kachlík, Martin (oponent) ; Drdlík, Daniel (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá technologií přípravy vrstevnatých keramických materiálů (laminátů) s heterogenní mikrostrukturou obsahující Al2O3 jako matrici s přídavkem SiC. Pro přípravu těchto materiálů bylo zvoleno suché a mokré tvarování keramického prášku se slinováním v SPS (Spark Plasma Sintering). Vzhledem k cílům bakalářské práce se suchá cesta ukázala jako méně vhodná z důvodů obtížné přípravě laminární struktury a výrazného opotřebení grafitových forem použitých v SPS technologii. Nicméně získané informace o mechanických a fyzikálních vlastnostech vedly k návrhu složení keramické suspenze používané v metodě slip-casting při tvarování mokrou cestou. Jako optimální bylo zvoleno 5 obj. % SiC v Al2O3. Touto cestou byly připraveny keramické lamináty s ostrým rozhraním vrstev a opotřebení grafitových forem bylo minimalizováno. Připravené keramické vzorky dosáhli relativní hustoty až 99 % a tvrdosti až 20,7 GPa. Ze získaných poznatků vyplynula nutnost optimalizace technologie přípravy suspenzí pro vytvoření keramického materiálu vhodného pro balistické aplikace.
|
|
|
Vysokoteplotně odolné kovo-keramické kompozity na bázi TiB2 pro řezné nástroje
Halmazňa, Jiří ; Drdlík, Daniel (oponent) ; Chlup, Zdeněk (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se věnuje přípravě nového vysokoteplotně odolného kovo-keramického kompozitu na bázi TiB2. Pojivo tvrdé keramické fáze tvoří slitina NiW, která byla připravena mechanickým legováním v planetovém kulovém mlýnu. První část práce se zabývá optimalizací mísení obou složek v kulovém mlýnu. Zde byla navržena a ověřena metodika přípravy směsi prášků s homogenní distribucí slitiny při současném zjemnění velikostí částic. Druhá část se věnuje již slinutému materiálu, jeho mikrostruktuře a mechanickým vlastnostem. Prášky TiB2 a NiW byly v tomto případě promíseny v tubulárním mlýnu a následně zhutněny metodou rychlého spékání za použití tlaku při čtyřech různých slinovacích teplotách. Byl sledován vliv slinovací teploty na vývoj mikrostruktury charakterizovaný hustotou, pórovitostí a velikostí zrna. Na připravených zkušebních vzorcích byl také měřen modul pružnosti, lomová houževnatost, pevnost v ohybu a tvrdost. Z výsledků experimentů vyplývá výrazná závislost mikrostrukturních parametrů a mechanických vlastností na teplotě slinování. Vyšší slinovací teploty vedly k lepším vlastnostem, přičemž teplota 1375°C se jeví jako optimální. Při teplotě slinování 1400°C již docházelo k výraznému úbytku kovové fáze způsobeného sublimací niklu a k rozvoji pórovitosti v oblastech výskytu kovové fáze.
|
|
|
Pokročilé heterostrukturní keramické materiály
Drdlík, Daniel ; Lapčík,, Lubomír (oponent) ; Veselý, Michal (oponent) ; Cihlář, Jaroslav (vedoucí práce)
Disertační práce se zabývá pokročilými keramickými materiály připravenými elektroforetickou depozicí (EPD). Při studiu bylo použito vertikální uspořádání EPD v režimu konstantního proudu. Připravené depozity z oxidu hlinitého (Al2O3), oxidu zirkoničitého (ZrO2) a jejich kompozitů byly hodnoceny po stránce morfologie (obrazové strukturní analýzy), fyzikálních vlastností (výtěžky depozice, hustota, drsnost povrchu depozitu) a mechanických vlastností (tvrdost, lomová houževnatost, modul pružnosti). Ve stabilizovaných isopropanolových disperzích obsahující Al2O3 nebo ZrO2 částice bylo zjištěno, že na povrchu zmíněných amfoterních oxidů dochází v přítomnosti kyselého nebo zásaditého stabilizátoru k tvorbě povrchového náboje opačného znaménka (inverzního náboje) než je tomu v případě vodných disperzí. Byl navržen model „inverzní“ stabilizace částic oxidu hlinitého a oxidu zirkoničitého. Tento typ elektroforetické depozice byl hlouběji prostudován v přítomnosti kyselých stabilizátorů. Na základě získaných výsledků (-potenciál a elektrická vodivost disperze, výtěžky EPD, hustota depozitu, drsnost povrchu depozitu atd.) bylo zjištěno, že nejvhodnějším typem kyselého stabilizátoru je kyselina monochloroctová. Disperze obsahující isopropanol, kyselinu monochloroctovou, Al2O3 nebo ZrO2 byly studovány z hlediska kinetiky EPD zahrnující vývoj nové metodiky měření kinetiky EPD a vlivu kinetiky na finální vlastnosti připravených depozitů. Pomocí dobré znalosti kinetiky EPD byly připraveny optimalizované vrstevnaté materiály (Al2O3/ZrO2 – lamináty) s definovanou tloušťkou vrstev. Tyto materiály obsahující 100-150 vrstev Al2O3 a ZrO2 s pevně vázaným rozhraním byly studovány z hlediska vnitřních napětí a jejich vlivu na šíření trhliny keramickým laminátem. Bylo zjištěno, že majoritní podíl na odklánění trhliny měla tlaková vnitřní napětí, tj. čím větší byl podíl tlakových napětí v laminátu, tím větší byl odklon trhliny. Tato práce přinesla nové poznatky v oblasti stabilizace keramických disperzí v nevodných prostředích a přípravy pokročilých heterostrukturních keramických materiálů.
|
|
|
Nízkoteplotní zkoušky a lomová houževnatost vybraných keramických materiálů
Beck, Branislav ; Drdlík, Daniel (oponent) ; Chlup, Zdeněk (vedoucí práce)
Diplomová práca sa zaoberá určovaním lomovej húževnatosti sintrovaného karbidu kremíka a liateho čadiča za využitia vzoriek s rovným vrubom (SEVNB) a chevronovým vrubom (CNB) pri izbovej a znížených teplotách. Úvodné kapitoly teoretickej časti práce rozdeľujú keramické materiály do základných skupín a charakterizujú ich použitie. V nasledujúcich kapitolách sú popísané základy lomovej mechaniky keramických materiálov a skúšanie lomovej húževnatosti týchto materiálov rôznymi metódami. Posledná kapitola teoretickej časti práce sa zaoberá popisom štruktúry a vlastností karbidu kremíka. Experimentálna časť diplomovej práce sa v úvode zaoberá použitými metódami charakterizácie vybraných materiálov z hľadiska ich mikroštruktúry a lomového chovania. Detailne popisuje prípravu vzoriek ako aj priebeh skúšania a vyhodnocovania lomovej húževnatosti sintrovaného karbidu kremíka a liateho čadiča pri izbovej teplote a najmä pri teplote -100 °C. Diskusia sa zameriava na zhodnotenie nadobudnutých výsledkov s ohľadom na možné nepresnosti meraní a vplyvu použitej metódy skúšania. Bolo zistené, že zníženie teploty vykonávania skúšok je sprevádzané rozdielom v hodnotách lomovej húževnatosti. Tento rozdiel je závislý jednak na použitej metóde hodnotenia lomovej húževnatosti a aj na študovanom materiáli. V závere práce sú sumarizované zásadné výsledky získané v priebehu experimentálnych prác.
|
|
|
Studium přípravy a vlastností biokeramických kompozitů na bázi Ca-fosfátů a ZrO2
Sláma, Martin ; Drdlík, Daniel (oponent) ; Cihlář, Jaroslav (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá přípravou biokeramických kompozitních materiálů na bázi Ca-fosfátů a ZrO2. Byla provedena řada experimentů zaměřených na stanovení vhodného složení suspenzí. Úprava suspenzí vysokoenergetickým mletím měla za cíl přípravu depozitů s dobrými fyzikálními a mechanickými vlastnostmi pomocí EPD. Bylo provedeno hodnocení vlivu doby mletí, množství kyseliny monochloroctové v isopropanolové suspenzi, indiferentního elektrolytu LiCl a ZrO2 na průběh depozic a výsledné vlastnosti depozitů. Vliv slinovací teploty, doby mletí a obsahu vláken ZrO2 na chemické a strukturní složení byl určen pomocí rentgenové analýzy, měřením hustoty a strukturní analýzou pomocí skenovacího elektronového mikroskopu. Mechanické a bioaktivní vlastnosti slinutých depozitů byly stanoveny v závislosti na době mletí a obsahu ZrO2 vláken.
|
|
|
Vrstevnaté keramické kompozitní materiály - příprava, struktura a vlastnosti
Drdlík, Daniel ; Maca, Karel (oponent) ; Cihlář, Jaroslav (vedoucí práce)
Byla zpracována literární rešerše na téma vrstevnaté keramické materiály zahrnující popis keramických materiálů a metod nanášení keramických vrstev. Byla navržena metodika přímého měření hmotnosti depozitu pro přesný popis kinetiky jednosložkových materiálů. Byla popsána teoretická závislost kinetiky elektroforetické depozice a srovnána s experimentálními daty. Byla připravena řada elektroforetických depozic s cílem lépe popsat kinetiku elektroforetické depozice při různých konstantních proudech. Bylo provedeno hodnocení depozitů získaných elektroforetickou depozicí z hlediska výsledné hustoty po žíhání a po procesu slinování. Dále bylo provedeno měření velikosti pórů. Rovněž byly provedeny série měření tvrdosti a získané hodnoty srovnány s danými elektrickými podmínkami připravených depozic. Byl zjištěn pokles tvrdosti s rostoucím proudem, což ve shodě s měřením hustoty ukázalo na nižší stupeň uspořádanosti struktury při vyšších rychlostech ukládání částic v hutný nevodivý depozit. Pomocí podrobných poznatků o funkci kinetiky keramických materiálů za konstantního proudu I=5 mA byl připraven vrstevnatý keramický kompozitní materiál z keramických materiálů na bázi Al2O3 a ZrO2.
|
|
|
Modifikace mikrostruktury keramiky z oxidu hlinitého pro balistické testování
Rolek, Ondřej ; Drdlík, Daniel (oponent) ; Roleček, Jakub (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá popisem základních tvarovacích metod keramických materiálů se zaměřením na metodu suspenzního lití a průběhem sušícího procesu keramických těles připravených touto metodou. Následná experimentální část prezentuje použití metody suspenzního lití k přípravě keramických destiček z oxidu hlinitého, vhodných pro balistickou ochranu osob a vozidel. V rámci této části jsou také podrobně popsány možnosti modifikace nasákavé formy s ohledem na výsledné vlastnosti keramických těles z Al2O3 zejména jejich relativní hustotu. V praktické části je také uveden vliv slinovací teploty na výslednou relativní hustotu keramických tělesa také na jejich mikrostrukturu, konkrétně velikost zrna. V rámci této práce byla připravena keramická tělesa z oxidu hlinitého s nízkou hodnotou velikost zrna (1,18 m) a s vysokou relativní hustotou přesahující 99 %, která budou podrobena balistickým testům.
|
host ::
RSS.