|
|
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.
|
|
|
Template assisted electrodeposition of multilayer nanostructures
Lednický, Tomáš ; Drbohlavová, Jana (oponent) ; Čechal, Jan (vedoucí práce)
This diploma thesis is focused on the fabrication of Au-PANI-Au nanowires. The fabrication of nanowires based on the electrochemical deposition of various metal and polymerization of polyaniline within porous templates is presented. Preparation of porous anodic alumina templates by the anodization of aluminium is described in detail. The theoretical part covers the basics of the electrochemistry and it provides a broad overview of the porous anodic alumina.
|
|
|
Elektrochemické metody přípravy kovokeramických oxidačně odolných vrstev
Šťastná, Eva ; Pouchlý, Václav (oponent) ; Jan, Vít (vedoucí práce)
Na vzorcích z čistého hliníku (99,99+ %, VÚK čisté kovy, s. r. o.) a na vzorcích čistého titanu (99,95 %, Goodfellow) s vrstvou naprášeného hliníku (99,99 %, VÚK čisté kovy, s. r. o.) byl proveden technologický postup s cílem připravit oxidačně a tepelně odolnou kovokeramickou vrstvu. Na vzorcích byla prostřednictvím anodizace v kyselině šťavelové připravena oxidická vrstva s jemnými, hexagonálně uspořádanými póry o průměru 30 nm. Během dalšího zpracování vzorků byla struktura uzpůsobena pro elektrochemickou depozici mědi do pórů. Cílem elektrodepozice bylo vytvoření měděných nanodrátů nanesených do pórů oxidické vrstvy. Proces probíhal v roztoku síranu měďnatého a kyseliny sírové ve vodě. Řídícím parametrem depozice bylo napětí, jež mělo výrazně asymetrický průběh periody, kterou bylo nutné pro úspěšné vytvoření drátů optimalizovat. Výsledkem celého procesu byla struktura s oxidickou matricí, jejíž póry byly z velké části zaplněny mědí.
|
|
|
Anodická oxidace hliníku a jeho slitin
Remešová, Michaela ; Julišová, Martina (oponent) ; Čelko, Ladislav (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zaměřuje na tvrdou anodickou oxidaci hliníku a jeho slitin. Jako experimentální materiály byly použity různé hliníkové materiály, vyrobené tvářením za studena a odléváním. Práce obsahuje údaje o chemickém složení jednotlivých základních materiálů, fotografie jejich mikrostruktury, výsledky drsnosti povrchů před a po anodické oxidaci, fotografie anodizovaných vrstev, měření tvrdosti vrstev oxidu. Pro studium byly použity metody světelné mikroskopie, rastrovací elektronové mikroskopie, povrchové profilometrie a měřeni mikrotvrdosti.
|
|
|
Měření odolnosti dekorativních vrstev na povrchu hliníku
Redr, Martin ; Jandová, Kristýna (oponent) ; Chladil, Ladislav (vedoucí práce)
Tato předkládaná diplomová práce je zaměřena na anodickou oxidaci hliníkového povrchu s následným utěsněním povrchu využívající středo-teplotní metody utěsnění. Rešerše v teoretické části práce je provedena v oblasti povrchových úprav hliníku a hliníkových slitin, kdy je pozornost věnována především anodické oxidaci hliníku, neboť je to nejrozšířeněji používaná povrchová úprava. Druhým probíraným a zároveň stěžejním tématem je proces utěsnění anodicky vytvořené vrstvy, který má zásadní vliv na kvalitu korozní odolnosti výsledného povrchu. V praktické části práce byla provedena řada experimentů anodické oxidace s následným utěsněním vrstvy na připravených hliníkových vzorcích a jejich následné vyhodnocení podle normy ČSN EN ISO 3210. Experimenty středo-teplotního utěsnění pak byly zaměřeny zejména na využití triethanolaminu (TEA), který se zdá být velmi perspektivní co se výsledné kvality utěsnění týče.
|
|
|
Elektrochemická impedanční spektroskopie jako charakterizační metoda modifikovaných nanostrukturovaných elektrod
Vrbová, Eva ; Urbánková, Kateřina (oponent) ; Hrdý, Radim (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá nanostrukturovanými povrchy, nanočásticemi a elektro- chemickými charakterizačními metodami, jako jsou cyklická voltametrie, diferenčně pulzní voltametrie a elektrochemická impedanční spektroskopie. Cílem této diplomové práce je teoretická rešerše problematiky výroby a charakterizace modifikovaných nano- strukturových elektrod. Součástí praktické části je výroba biomodifikovaných nanostruk- turovaných elektrod metodou anodizace W/Al vrstev s následnou galvanickou depozicí zlata nebo depozicí rtuti, modifikace těchto elektrod kyselinou 11-merkaptoundekanovou a bovine serum albuminem (BSA). Součástí práce jsou i SEM snímky nanostrukturova- ných elektrod, měření kontaktního úhlu těchto elektrod a vytvoření elektrického obvodu s následnou simulací průběhů.
|
|
|
Mikrosenzory plynů založené na samouspořádaných 3D nanovrstvách oxidů kovů
Pytlíček, Zdeněk ; Husák, Miroslav (oponent) ; Kolařík, Vladimír (oponent) ; Prášek, Jan (vedoucí práce)
Tato disertační práce se zabývá vývojem a výrobou mikrosenzorů plynů s využitím nové trojrozměrné (3D) nanostrukturované polovodivé vrstvy z oxidů kovů, která efektivně využívá výhod anorganických materiálů připravených snadno dostupnými elektrochemickými výrobními technikami bez použití litografie. Citlivá vrstva je vytvořena anodizací kovové dvojvrstvy Al/Nb naprášené na SiO2/Si substrátu skrze masku z porézní anodizované aluminy. Běžně se skládá z 200 nm tlusté vrstvy NbO2 propojující pole k ní kolmo orientovaných a prostorově oddělených Nb2O5 nanosloupků o šířce 50 nm, délce až 900 nm a celkovým počtem přibližně 8109 sloupkůcm-2. Nanosloupky fungují jako polovodivé nanokanálky jejichž rezistivita je vysoce citlivá na reakce probíhající na povrchu a rozhraní vrstvy. V rámci nového uspořádání senzoru byly na povrchu pole nanosloupků připraveny Pt nebo Au strukturované elektrody realizované pomocí běžných mikrotechnologických nebo elektrochemických depozičních technik, následované selektivním odleptáním vrstvy aluminy. Pro charakterizaci detekčních schopností byla struktura senzoru upevněna do standardního pouzdra TO-8 a elektricky propojena s využitím techniky drátového kontaktování. Elektrické charakterizace 3D nanovrstvy z oxidů niobu odhalily asymetrickou závislost vodivosti způsobenou Schottkyho bariérou vzniklou na rozhraní Pt/Nb2O5 nebo Au/Nb2O5. Při detekci vodíku a amoniaku byl zkoumán vliv struktury a složení citlivé vrstvy na elektrické a detekční schopnosti se zaměřením na citlivost, selektivitu, detekční limity a rychlost odezvy/zotavení. Rychlá a intenzivní odezva na H2 potvrdila potenciál využití 3D nanovrstvy z oxidů niobu jako citlivé vrstvy pro senzorické aplikace. Na počítači provedené mikrofluidní simulace difuze plynů do 3D nanovrstvy předpovídají možnost značného zlepšení detekčních schopností použitím perforované horní elektrody, a to optimalizací morfologie vrstvy, úpravou krystalické struktury a vhodnou úpravou návrhu elektrody. Předběžné experimenty prokázaly, že i další 3D nanovrstvy připravené z kovových dvojvrstev jako Al/W mají vysokou perspektivu při využití v pokročilých senzorických aplikacích. Techniky a materiály využité v této práci jsou vhodné pro vývoj technologicky jednoduchého, ekonomického a pro životní prostředí ohleduplného řešení mikro- a nanozařízení, kde použití definovaných nanokanálků pro nosiče náboje a povrchové reakce může přinést značné výhody.
|
|
|
Reflexe prostoru
Šrom, Samuel ; František,, Dvořák (oponent) ; Korbička, Pavel (vedoucí práce)
Diplomová práce Reflexe prostoru si klade za cíl změnit úhel pohledu na eloxování materiálu a posunout tento čistě technologický proces do umělecké roviny. První část textu stručně shrnuje proces anodizace a hledá její projevy v kulturní sféře. Druhá textová část popisuje vlastní záměr a výsledky bádání v rámci technologických zkoušek, které jsou prezentovány v obrazové části dokumentu.
|
|
|
Technologie galvanické anodizace neželezných kovů a slitin
Remešová, Michaela ; Hadraba,, Hynek (oponent) ; Čelko, Ladislav (vedoucí práce)
Diplomová práce se zaměřuje na teoretický popis technologie anodické oxidace hliníku, hořčíku, zinku a jejich slitin. V práci jsou podrobně popsány metody tvorby oxidické vrstvy a chemické procesy, ke kterým během anodizace dochází. Experimentální část práce se zabývá tvorbou oxidických vrstev na hliníku, hořčíku a zinku o vysoké čistotě za různých podmínek. U všech tří materiálů byly vytvořeny oxidické vrstvy různých tlouštěk. Hliník byl anodizován v lázni 10% H2SO4, hořčík v lázni 1 mol/dm3 NaOH a zinek 0,5 mol/dm3 NaOH. Procesy probíhaly za laboratorní teploty. Na hliníku byla vytvořena souvislá oxidická vrstva. Dále bylo ověřeno pravidlo „312“, které lze orientačně použít pro výpočet tloušťky vzniklé oxidické vrstvy na hliníku. V případě hořčíku použitím nižšího proudu 0,08 a 0,2 A vznikají tmavě zabarvené vrstvy než při volbě vyššího proudu 0,5 A. S rostoucím napětím dochází u hořčíku ke vzniku členitější struktury oxidické vrstvy. Dále bylo u hořčíku pozorováno, že výsledná vrstva se skládá ze dvou subvrstev. U zinku lze vytvořit černě zabarvenou vrstvu při použití napětí 20 V a proudu 0,4–0,5 A. Ve vrstvě byly pozorovány opět dvě subvrstvy. Za nižšího proudu a napětí (0,05 A, 0,17 V) nedochází u zinku ke tvorbě vrstvy, ale dochází ke krystalografickému leptání.
|
|
|
Příprava a charakterizace šablon pro výrobu nanovláken
Lednický, Tomáš ; Čechal, Jan (oponent) ; Škoda, David (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřená na výrobu šablon oxidu hliníku anodizací čistého hliníku. Teoretická část pojednává o procesu tvorby porézní aluminy a to v podmínkách anodizace a její závislostech na finálních parametrech. Teoretická část je založena především na literární rešerši. Experimentální část je zaměřená na praktickou výrobu porézní aluminy: návrhu aparatury, přípravu hliníku k anodizaci, samotný proces anodizace, modifikaci připravené membrány k dalšímu použití (depozice nanodrátu) a její charakterizaci.
|
host ::
RSS.