|
|
Hybridní biopolymerní kompozity pro 3D tiskové aplikace
Menčík, Přemysl ; Bakoš, Dušan (oponent) ; Dzik, Petr (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Předkládaná práce popisuje termické a mechanické chování změkčených bio-plastů a bio-kompozitů se zaměřením na použití v 3D tisku. Zkoumán byl vliv chemické struktury změkčovadla na bázi derivátů kyseliny citronové na termické a mechanické vlastnosti vzorků změkčené polymerní směsi poly-3-hydroxybutyrátu a kyseliny polymléčné. Vliv změkčovadla na polymerní matrici a jejich vzájemná kompatibilita byla posuzována rychlostí zamísení změkčovadla do taveniny, respektive rychlostí migrace změkčovadla ven z materiálu za zvýšené teploty. Pomocí modulované diferenciální skenovací kalorimetrie byl sledován vliv struktury změkčovadla na teplotu skelného přechodu a krystalizační kinetiku změkčeného materiálu. Sledováno bylo také chování materiálu při 3D tisku. Pomocí tahové zkoušky byly stanoveny mechanické vlastnosti tištěných těles, především jejich tažnost. Nejvyšší efekt změkčení byl pozorován za použití změkčovadla tributylcitrátu, kdy bylo dosaženo poklesu teploty skelného přechodu o a zvýšení tažnosti o 150 % oproti neměkčené referenci. Takto změkčená polymerní směs vykazovala i dostatečné 3D tiskové vlastnosti a byla využita jako matrice pro kompozity v další části práce. Kompozity byly plněny kaolinem, vápencem, halloysitem, sráženou silikou, mastkem, hydroxidem hořečnatým a sekaným lněným vláknem. U kompozitů byla sledována distribuce částic pomocí skenovací elektronové mikroskopie v závislosti na použití povrchové úpravy plniva. Pomocí viskozimetrie a diferenciální skenovací kalorimetrie byl u kompozitů sledován vliv plniva na reologické chování, krystalizační kinetiku a termickou stabilitu kompozitů. Jejich mechanické vlastnosti a teplota průhybu při zatížení byly sledovány na tělesech připravených 3D tiskem. Kaolin vykazoval v kompozitním materiálu homogenní distribuci částic a zanedbatelný vliv na termickou stabilitu a nukleaci matrice. Kaolinem plněný kompozit navíc vykazoval oproti neplněné referenci o 18 % menší warping při tisku, proto byl kaolin vyhodnocen jako vhodné plnivo pro bioplastové kompozity určené pro 3D tisk a tento kompozit je využíván v další kapitole práce. Pro kompozitní vzorky připravené 3D tiskem byla popsána metoda matematické predikce modulu pružnosti. Kompozity plněné jedním typem plniva - kaolinem, nebo vápencem, respektive kombinací obou plniv byly zkoumány na základě úpravy mikromechanického modelu Halpin-Tsai semiempirickou multiparametrickou Černého rovnicí. Pro kompozity s hybridním plněním je prezentována aditivní a kombinační metoda výpočtu modulu pružnosti. Zavedenou korekcí byla snížena odchylka naměřené a teoretické hodnoty modulu pružnosti kompozitu plněného kaolinem z 21 % na 1 % a kompozitu plněného kaolinem a vápencem z 13 % na 9 %. Tímto přístupem je možno předpovědět modul pružnosti materiálů ze vzorků připravených 3D tiskem.
|
|
|
Techologie výroby dentálního kompozitu
Menčík, Přemysl ; Poláček, Petr (oponent) ; Přikryl, Radek (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá vývojem a výrobou zařízení pro odtah a dělení prepregu vláknového dentálního kompozitu. Hlavním cílem byl návrh zařízení, tvorba technické dokumentace všech jeho částí, vlastní výroba a sestavení celého zařízení. Finální systém byl testován v průmyslové výrobě.
|
|
|
Příprava poly-para-xylylenových vrstev a charakteriazace jejich vlastností
Menčík, Přemysl ; Salyk, Ota (oponent) ; Přikryl, Radek (vedoucí práce)
Poly-p-xylylen je základní polymer skupiny parylenů, objevený v 50. letech minulého století. V praxi se využívá několik jeho derivátů, přičemž většina je v této práci diskutována. Pro své vysoké užitné vlastnosti, a to zejména bariérové, tepelné a mechanické, je použitelný jako konzervační a ochranný povlak elektroniky, lékařských nástrojů a zařízení, nebo muzejních exponátů. Nejvýznamnější vlastností parylenu je však jeho nízká dielektrická konstanta, díky níž je i ve velmi tenkých vrstvách výborný izolant. Nanášení parylenové vrstvy na povrch substrátu se provádí nejčastěji z prekurzoru [2,2]paracyklofanu metodou chemické depozice z plynné fáze (CVD). Pro tento proces bylo navrženo a v této práci popsáno zařízení, včetně popisu jednotlivých součástí a sestavení. Předmětem této práce bylo zkoumání vlastností parylenových vrstev na vzorcích kovů. Pomocí konfokální laserové mikroskopie a optické mikroskopie v polarizovaném světle byl potvrzen výskyt četných krystalových domén, což poukazuje na vysokou krystalinitu polymeru. Měřením tloušťky vrstvy byly odhaleny a popsány nedostatky v konvenčně používaném způsobu depozice. Analytickou metodou infračervené spektroskopie (IR) byla zkoumána čistota nanesených vrstev. Metodou měření propustnosti kyslíku vrstvou parylenu naneseného na PP fólii byly vyčísleny jeho bariérové vlastnosti. Protože je velká snaha o uplatnění parylenu coby povrchové ochrany pro muzejní exponáty, byl největší význam věnován zkoušce korozní odolnosti. Zde byly navzájem porovnávány vzorky různých kovů s ochrannou vrstvou parylenu a vzorky ošetřené běžně používaným restaurátorským způsobem. Vzorky ošetřené parylenem podléhaly pouze velmi pomalé bodové korozi, naproti tomu vzorky ošetřené konvenčními pryskyřicemi byly prakticky zcela zničeny korozí.
|
|
|
Plazmochemická příprava polymerních vrstev na bázi 2-ethyl-2-oxazolinu a jejich diagnostika
Podzemná, Erika ; Menčík, Přemysl (oponent) ; Mazánková, Věra (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá depozicí tenkých polymerních vrstev na bázi 2-ethyl-2-oxazolinu, za použití dielektrického bariérového výboje v dusíkové atmosféře. Obecně jsou tyto polyoxazoliny charakterizovány dobrými antibakteriálními účinky, což z nich činí vhodný materiál pro aplikace v medicíně. Po přípravě vrstev byly studovány jejich vlastnosti pomocí tří metod. První z nich byly antibakteriální testy, u kterých bohužel nedošlo k potvrzení výše uvedených vlastnosti. Dále byla pomocí měření kontaktních úhlů stanovena volná povrchová energie vrstev, z které bylo možno odvodit, že se jedná o povrchy hydrofilní. Skenovací elektronovou mikroskopii byl zobrazen povrch vrstev i prvkové složení díky připojenému detektoru rentgenového záření.
|
|
|
Studium transportu tepla v objemových materiálech s elektricky vodivými příměsemi
Vacula, Jan ; Menčík, Přemysl (oponent) ; Zmeškal, Oldřich (vedoucí práce)
Bakalářská práce je zaměřena na studium transportu tepla v objemových materiálech vyrobených z filamentů PLA (kyseliny polymléčné) pomocí 3D tisku. Pro následné aplikace je důležité znát elektrické, dielektrické a tepelné parametry materiálů s různými barvivy, pigmenty a elektricky vodivými příměsemi. Cílem práce je prostudovat především tepelné vlastnosti série a vliv příměsí na tyto vlastnosti. Hlavní náplní je studium tepelných vlastností vzorků. V teoretické části jsou zmíněny různé metody 3D tisku, metody měření tepelných vlastností, a nakonec jsou popsány vlastnosti polymeru kyseliny mléčné. Experimentální část je věnována popisu procesu 3D tisku vzorků k měření a následně je popsána metoda měření tepelných vlastností vytištěných vzorků. Pro vzorky s elektricky vodivými příměsemi byl zjištěn součinitel tepelné vodivosti v rozmezí (0,217–0,292) W/m/K a měrná tepelná kapacita (382,2–1 007,2) J/kg/K. Ukázalo se, že elektricky vodivé materiály (PLA s příměsemi kovů) vykazují velice dobrý součinitel tepelné vodivosti a menší měrnou tepelnou kapacitu, naopak materiály s příměsí barviv a pigmentů vykazují menší součinitel tepelné vodivosti a větší měrnou tepelnou kapacitu.
|
|
|
Studium tepelných vlastností materiálů pro 3D tisk
Lapčíková, Tereza ; Menčík, Přemysl (oponent) ; Zmeškal, Oldřich (vedoucí práce)
Cílem bakalářské práce bylo prostudovat tepelné vlastnosti materiálů používaných pro 3D tisk (tzv. filamentů) a to zejména kyselinu polymléčnou (PLA). V rámci teoretické části byla vypracována rešerše popisující některé metody 3D tisku a souhrn materiálů vhodných k tomuto účelu. Zejména jsme se zaměřili na přípravu PLA, její chemické, fyzikální a tepelné vlastnosti a její využití při 3D tisku, například v biomedicínských aplikacích. V experimentální části byly technikou 3D tisku připraveny vzorky PLA o různých tloušťkách a byly studovány tepelné vlastnosti především měrná tepelná kapacita a měrná tepelná vodivost. Bylo zjištěno, že měrná tepelná vodivost studovaných materiálů je 0,128 W/m/K a měrná tepelná kapacita 1335 J/kg/K. Tyto hodnoty odpovídají tabelovaným hodnotám uvedeným v literatuře, z čehož lze usoudit, že metodu popsanou v této práci lze použít ke studiu tepelných vlastností objemových materiálů.
|
|
|
Biodegradace 3D tištěných kompozitů na bázi poly(3-hydroxybutyrátu)
Gazdová, Nikol ; Menčík, Přemysl (oponent) ; Melčová, Veronika (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá biodegradací 3D tištěných těles složených z poly(3- hyroxybutyrátu), kyseliny polymléčné, biokeramiky a změkčovadla. Tyto složky byly vybrány pro svou biokompatibilitu a vlastnosti, které by mohly být využity v tkáňovém inženýrství jako dočasná, vstřebatelná náhrada kostní tkáně. Hlavním cílem bylo zkoumání vlivu jednotlivých složek těles na samotnou biodegradaci. Biodegradace probíhala při 37 °C v roztoku simulující iontovou koncetraci krevní plazmy. Vzorky byly postupně vytahovány v měsíčních intervalech po dobu pěti měsíců. Pro vyhodnocení výsledků byly použity 2 metody – změna hmotnosti a zkouška v tlaku, kde byla vyhodnocována pevnost jednotlivých těles. Z vyhodnocení dat nešlo dojít k jednotnému výsledku, která látka nejvíc ovlivňuje biodegradaci, protože vždy záleželo i na poměru látek ostatních. Pro zkoumaní vlivu poly(3-hydroxybutyrátu) a kyseliny polymléčné na rychlost biodegradace byly porovnávány směsi RP9, RP10 a RP15. Ukázalo, že vyšší zastoupení kyseliny polymléčné a nižší zastoupení poly(3-hydroxybutyrátu) výrazně pozitivně ovlivňuje rychlost biodegradace, jelikož rozdíl mezi poklesem hmotnosti pro směs RP9 s nejvyšším zastoupením poly(3-hydroxybutyrátu) a RP10 s nejvyšším zastoupením kyseliny polymléčné činil 8,37 % pro plné tělesa a 4,13 % pro tělesa porézní. U pevnosti to pak byl rozdíl o 73,32 % pro plné a 73,65 % pro porézní těleso. Při pozorování vlivu obsahu biokeramiky na směsích RP11, RP12 a RP15, jsme došli k závěru, že tento vliv je na rychlost biodegradace téměř zanedbatelný rozdíl poklesu hmotnosti mezi směsí RP11 s nejnižším obsahem biokeramiky a RP12 s nejvyšším zastoupením biokeramiky činil pouze 1,68 % pro plné tělesa a 0,99 % pro tělesa porézní, naopak směs RP15 se vykazovala nevyšší mírou biodegradace, přestože má střední hodnotu biokeramiky ve směsi. Pro mechanické vlastnosti to pak činí rozdíl o 10,4 % pro plné a 7,57 % u porézních těles. Při porovnání vlivu změkčovadla u směsí RP13, RP14 a RP15 byl zaznamenán vliv spíše na pokles pevnosti, kdy rozdíl v poklesu pevnosti u směsi RP13 s nejnižším obsahem změkčovadla a RP14 s nejvyšším obsahem změkčovadla byl rozdílný o 20,3 % pro plné a 18,16 % pro porézní těleso. Pokles hmotnosti pak byl rozdílný o 4,1 % pro plné a 0,83 % pro porézní tělěso. Jako důležitým faktorem pro rychlost biodegradace se nakonec stala biokeramika od rozdílných firem. Nejlépe se biodegradoval hydroxyapatit od firmy Applichem a nejhůře zase hydroxyapatit od firmy CN Lab. Rozdíl na pokles hmotnosti činil 17,35 % pro plné a 5,93 % pro porézní těleso. Úbytek pevnosti pak byl rozdílný o 55,6 % pro plné těleso a o 33,38 % pro porézní těleso.
|
|
|
Příprava a optimalizace biokompozitního materiálu pro zpracování pultruzí
Sousedík, Jan ; Figalla, Silvestr (oponent) ; Menčík, Přemysl (vedoucí práce)
Tato diplomová práce byla zaměřena na syntézu a následné použití polyesterové pryskyřice z přírodních zdrojů jako matrice pro biokompozit s výztuží v podobě lněných vláken. Syntetizovaná biopryskyřice byla charakterizována metodou hmotností spektrometrie (MS) a infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR). Zvolenou metodou pro přípravu kompozitního materiálu byla pultruze. V rámci diplomové práce byla provedena optimalizace jednotlivých složek kompozitu. Byly připraveny dva typy kompozitního materiálu. Kompozit s vlákny povrchově modifikovanými acetylací a referenční kompozit s neupravenými vlákny. Výsledné kompozity byly podrobeny zkouškám mechanických vlastností, a to tříbodové ohybové zkoušce, tahové zkoušce, ohybu na krátkou vzdálenost (SBS), zkoušce rázové houževnatosti a dynamické mechanické analýze (DMA). Termické vlastnosti byly zkoumány pomocí diferenční skenovací kalorimetrie (DSC), stanovení teploty průhybu při zatížení (HDT) a termogravimetrické analýzy (TGA). Dále byla provedena kontrola adheze výztuže pomocí elektronové skenovací mikroskopie (SEM) a stanovení nasákavosti kompozitů. Na základě výsledků analýz byl prokázán pozitivní vliv povrchové úpravy vláken acetylací na mechanické vlastnosti kompozitů.
|
|
|
Studium transportu tepla v objemových materiálech s elektricky vodivými příměsemi
Vacula, Jan ; Menčík, Přemysl (oponent) ; Zmeškal, Oldřich (vedoucí práce)
Bakalářská práce je zaměřena na studium transportu tepla v objemových materiálech vyrobených z filamentů PLA (kyseliny polymléčné) pomocí 3D tisku. Pro následné aplikace je důležité znát elektrické, dielektrické a tepelné parametry materiálů s různými barvivy, pigmenty a elektricky vodivými příměsemi. Cílem práce je prostudovat především tepelné vlastnosti série a vliv příměsí na tyto vlastnosti. Hlavní náplní je studium tepelných vlastností vzorků. V teoretické části jsou zmíněny různé metody 3D tisku, metody měření tepelných vlastností, a nakonec jsou popsány vlastnosti polymeru kyseliny mléčné. Experimentální část je věnována popisu procesu 3D tisku vzorků k měření a následně je popsána metoda měření tepelných vlastností vytištěných vzorků. Pro vzorky s elektricky vodivými příměsemi byl zjištěn součinitel tepelné vodivosti v rozmezí (0,217–0,292) W/m/K a měrná tepelná kapacita (382,2–1 007,2) J/kg/K. Ukázalo se, že elektricky vodivé materiály (PLA s příměsemi kovů) vykazují velice dobrý součinitel tepelné vodivosti a menší měrnou tepelnou kapacitu, naopak materiály s příměsí barviv a pigmentů vykazují menší součinitel tepelné vodivosti a větší měrnou tepelnou kapacitu.
|
|
|
Plazmochemická příprava polymerních vrstev na bázi 2-ethyl-2-oxazolinu a jejich diagnostika
Podzemná, Erika ; Menčík, Přemysl (oponent) ; Mazánková, Věra (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá depozicí tenkých polymerních vrstev na bázi 2-ethyl-2-oxazolinu, za použití dielektrického bariérového výboje v dusíkové atmosféře. Obecně jsou tyto polyoxazoliny charakterizovány dobrými antibakteriálními účinky, což z nich činí vhodný materiál pro aplikace v medicíně. Po přípravě vrstev byly studovány jejich vlastnosti pomocí tří metod. První z nich byly antibakteriální testy, u kterých bohužel nedošlo k potvrzení výše uvedených vlastnosti. Dále byla pomocí měření kontaktních úhlů stanovena volná povrchová energie vrstev, z které bylo možno odvodit, že se jedná o povrchy hydrofilní. Skenovací elektronovou mikroskopii byl zobrazen povrch vrstev i prvkové složení díky připojenému detektoru rentgenového záření.
|
host ::
RSS.