|
|
Příprava keramických materiálů pro piezoelektrické aplikace
Karkuszová, Karina ; Spusta, Tomáš (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
Diplomová práca sa zaoberá prípravou a spracovaním bezolovnatej piezokeramiky s perovskitovou štruktúrou. Pomocou syntézy v pevnej fáze (SSR) a syntézou v kvapalnej fáze (sol-gel) bol pripravený prášok draselno-sodného niobátu (KNN). Prášky boli tvarované pomocou jednoosého a izostatického lisovania a ďalej sintrované. Na sintrovaných vzorkách bola stanovená hustota, veľkosť zŕn a morfológia štruktúry. Za štandard bol zvolený prášok, pripravený reakciou v pevnej fáze sintrovaný v klasickej peci, na ktorom sa podarilo vďaka optimalizácii sintrovacieho cyklu dosiahnuť maximálnej hustoty 93 %TH. Optimalizácia sintrovania zahrňovala homogenizačný krok pri 950°C, ktorý podporil správny vývoj fázového zloženia a mikroštruktúry, nasledovalo sintrovanie pri 1120°C. Tento prístup bol ďalej využitý pre sintrovanie KNN prášku pripraveného sol-gel metódou. Maximálna dosiahnutá hustota sol-gel KNN prášku pri konvenčnom sintrovaní bola 92 %TH. Pre ďalšie porovnanie boli vzorky KNN SSR a sol-gel sintrované pomocou SPS (plazmové sintrovanie), ktoré zvýšilo ich výslednú hustotu na 97 %TH. Na vybraných vzorkách SSR s čistým fázovým zložením ((K0,5Na0,5)NbO3) bola odmeraná orientačná hodnota piezolektrického koeficientu d33 (pC/N), najvyššia sa pohybovala okolo 100 pC/N.
|
|
|
Skener rastrovací sondové mikroskopie s vysokou rezonanční frekvencí
Krupa, Matyáš ; Dostál, Zbyněk (oponent) ; Pavera, Michal (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá návrhem konstrukce skeneru rastrovací sondové mikroskopie s vysokou rezonanční frekvencí. První část práce je zaměřena na teorii jako princip mikroskopie atomárních sil, charakteristiku funkce skeneru a jeho vlastností. V druhé částí je popsán postupný vývoj nového mikroskopu. Nejdříve jsou představeny mechanické simulace používané k určení vlastností skenerů. Dále se práce věnuje samotnému návrhu nejdříve pro osy x, y a následně i pro osu z. Na závěr je představen výsledný návrh trojosého skeneru s vyšší rezonanční frekvencí.
|
|
|
Odhad parametrů prvků v náhradním elektrickém obvodě piezoelektrického rezonátoru
Ryšavý, Lukáš ; Majzner, Jiří (oponent) ; Sedlák, Petr (vedoucí práce)
V rámci této práce je vytvořeno jednoduché měřící pracoviště včetně řídícího softwaru pro odhad parametrů jednotlivých prvků v Masonově náhradním elektrickém obvodě piezoelektrického rezonátoru. Na základě přímého měření vzorků jsou stanoveny hodnoty faktoru kvality rezonátoru, sériové a paralelní rezonance a hodnota odporu v sériové větvi, zbývající hodnoty jsou vypočteny. Software je implementován v prostředí C++ Builder. Experimentální stanovení parametrů náhradního obvodu a jejich ověření bylo provedeno na několika vzorcích krystalových a keramických rezonátorů. Experimentálně naměřené křivky jsou v dobré shodě se simulovanými křivkami s nízkou hodnotou relativní chyby. Toto měřící pracoviště bude sloužit pro vědecké účely ústavu fyziky VUT FEKT.
|
|
|
Skener rastrovací sondové mikroskopie s vysokou rezonanční frekvencí
Krupa, Matyáš ; Dostál, Zbyněk (oponent) ; Pavera, Michal (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá návrhem konstrukce skeneru rastrovací sondové mikroskopie s vysokou rezonanční frekvencí. První část práce je zaměřena na teorii jako princip mikroskopie atomárních sil, charakteristiku funkce skeneru a jeho vlastností. V druhé částí je popsán postupný vývoj nového mikroskopu. Nejdříve jsou představeny mechanické simulace používané k určení vlastností skenerů. Dále se práce věnuje samotnému návrhu nejdříve pro osy x, y a následně i pro osu z. Na závěr je představen výsledný návrh trojosého skeneru s vyšší rezonanční frekvencí.
|
|
|
Příprava dopovaných bezolovnatých pieozokeramik pomocí nekonvenčních slinovacích metod
Žaludek, Jakub ; Kachlík, Martin (oponent) ; Pouchlý, Václav (vedoucí práce)
V diplomové práci byla zkoumána piezokeramika BaTiO3 dopovaná pomocí ZrO2. Bylo vytvořeno 6 rozdílných složení výchozích prášků pro přípravu keramiky BaTiO3 – ZrO2 s 10, 20, 40, 60, 80 a 90 hm% ZrO2. Směsi byly zpracovány pomocí konvenčního slinování a pomocí Spark Plasma Sintering. Výsledné keramické kompakty byly podrobeny měření hustoty, dielektrické konstanty, permitivity, polarizačních P-E křivek, piezoelektrického faktoru, ztrátovému faktoru a dilatometrickým měřením. Z výsledků vyplývá, že je možné vytvořit piezokoramiku BaTiO3 dopovanou ZrO2 o hustotě vyšší než 94 %t.d. a je možné u těchto složení dosáhnou piezoelektrického jevu. Nejvyšší hodnoty piezoelektrického faktoru 33=9 / bylo dosaženo při 20 hm% ZrO2. Z dilatometrických měření byl zjištěn vliv rostoucího obsahu ZrO2 v BaTiO3 na slinovací vlastnosti. S rostoucím množstvím přidaného ZrO2 začínal materiál slinovat dříve a dosahoval vyšších rel.hustot. Tento trend byl přítomen i u vzorků slinovaných pomocí SPS, kde se však ukázal být méně zřetelný. Při měření el.vlastností byla ovšem u vzorků z SPS zjištěna el. vodivost, která pravděpodobně plynula z přítomnosti uhlíku vneseného do vzorků během cyklu v SPS.
|
|
|
Příprava a vlastnosti dopovaných piezokeramických materiálů na bázi BaTiO3
Mařák, Vojtěch ; Chlup, Zdeněk (oponent) ; Drdlík, Daniel (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá přípravou dopovaných piezokeramických materiálů na bázi BaTiO3 pomocí elektroforetické depozice. Jako dopantů bylo použito pět oxidů kovů vzácných zemin, tj. Er2O3, Dy2O3, Eu2O3, Tb407 a CeO2 v množstvích 1, 3, a 5 hm. %. Připravené depozity byly hodnoceny z hlediska metodiky přípravy, vysokoteplotní dilatometrie, rentgenové difrakce, relativní hustoty, střední velikosti zrn, tvrdosti a fraktografické analýzy. Studií dilatometrických křivek bylo popsáno slinovací chování a jeho změny při různém složení materiálu. Rentgenovou difrakční analýzou byla zjištěna tetragonální fáze u všech vzorků, přičemž tetragonalita krystalické buňky BaTiO3 klesala s obsahem dopantů. Vhodnou volbou dopantu bylo možné výrazně zvýšit relativní hustotu slinutých vzorků, jejich tvrdost a zároveň zamezit hrubnutí mikrostruktury při tepelném zpracování. Bylo dosaženo relativní hustoty až 98 %, střední velikosti zrn pod 1 m a tvrdosti přes 10 GPa. Analýzou lomových ploch bylo zjištěno, že pro většinu studovaných materiálů byl mód lomu transkrystalický, pouze u vzorků dopovaných oxidem ceričitým se jednalo o lom smíšený. Ze získaných poznatků bylo identifikováno vhodné složení materiálu pro plánované použití ve vrstevnatém piezokeramickém harvestoru, který je kromě vrstev BaTiO3 tvořen funkčně-ochrannými vrstvami Al2O3 a ZrO2.
|
|
|
Příprava keramických materiálů pro piezoelektrické aplikace
Karkuszová, Karina ; Spusta, Tomáš (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
Diplomová práca sa zaoberá prípravou a spracovaním bezolovnatej piezokeramiky s perovskitovou štruktúrou. Pomocou syntézy v pevnej fáze (SSR) a syntézou v kvapalnej fáze (sol-gel) bol pripravený prášok draselno-sodného niobátu (KNN). Prášky boli tvarované pomocou jednoosého a izostatického lisovania a ďalej sintrované. Na sintrovaných vzorkách bola stanovená hustota, veľkosť zŕn a morfológia štruktúry. Za štandard bol zvolený prášok, pripravený reakciou v pevnej fáze sintrovaný v klasickej peci, na ktorom sa podarilo vďaka optimalizácii sintrovacieho cyklu dosiahnuť maximálnej hustoty 93 %TH. Optimalizácia sintrovania zahrňovala homogenizačný krok pri 950°C, ktorý podporil správny vývoj fázového zloženia a mikroštruktúry, nasledovalo sintrovanie pri 1120°C. Tento prístup bol ďalej využitý pre sintrovanie KNN prášku pripraveného sol-gel metódou. Maximálna dosiahnutá hustota sol-gel KNN prášku pri konvenčnom sintrovaní bola 92 %TH. Pre ďalšie porovnanie boli vzorky KNN SSR a sol-gel sintrované pomocou SPS (plazmové sintrovanie), ktoré zvýšilo ich výslednú hustotu na 97 %TH. Na vybraných vzorkách SSR s čistým fázovým zložením ((K0,5Na0,5)NbO3) bola odmeraná orientačná hodnota piezolektrického koeficientu d33 (pC/N), najvyššia sa pohybovala okolo 100 pC/N.
|
|
|
Syntéza a příprava bezolovnaté piezokeramiky
Řeháková, Bára ; Pouchlý, Václav (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
Tématem diplomové práce je syntéza a následná příprava bezolovnaté piezokeramiky s perovskitovou strukturou, konkrétně draselno-sodného niobátu (KNN). V teoretické části jsou popsány možnosti syntéz KNN prášku, jeho tvarování a slinování. Experimentální část se věnuje třem typům popsaných syntéz – reakci v pevné fázi, hydrotermální syntéze, sol-gel syntéze, následnému zpracování vzniklých KNN prášků pomocí uniaxálního lisování, metody CIP (cold isostatic pressure), slinování (klasické v peci, případně SPS – spark plasma sintering) takto připravených těles a jejich následné vlastnosti – hustota, velikost zrna a nábojová konstanta. Pomocí každé z metod byl připraven čistý KNN prášek, který byl tvarován a slinován. Nejlepších vlastností dosahovaly vzorky slinuté pomocí SPS, které vykazovaly nejvyšší hustotu a nejnižší nárůst zrna.
|
|
|
Odhad parametrů prvků v náhradním elektrickém obvodě piezoelektrického rezonátoru
Ryšavý, Lukáš ; Majzner, Jiří (oponent) ; Sedlák, Petr (vedoucí práce)
V rámci této práce je vytvořeno jednoduché měřící pracoviště včetně řídícího softwaru pro odhad parametrů jednotlivých prvků v Masonově náhradním elektrickém obvodě piezoelektrického rezonátoru. Na základě přímého měření vzorků jsou stanoveny hodnoty faktoru kvality rezonátoru, sériové a paralelní rezonance a hodnota odporu v sériové větvi, zbývající hodnoty jsou vypočteny. Software je implementován v prostředí C++ Builder. Experimentální stanovení parametrů náhradního obvodu a jejich ověření bylo provedeno na několika vzorcích krystalových a keramických rezonátorů. Experimentálně naměřené křivky jsou v dobré shodě se simulovanými křivkami s nízkou hodnotou relativní chyby. Toto měřící pracoviště bude sloužit pro vědecké účely ústavu fyziky VUT FEKT.
|
|
|
Vývoj instrumentálního zařízení pro výzkum nanostruktur
Nováček, Zdeněk ; Ošťádal, Ivan (oponent) ; Fejfar, Antonín (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
Disertační práce je zaměřena na vývoj zařízení určených pro studium povrchů a nanostruktur. Popisovaná metoda rastrovací sondové mikroskopie sdružuje mnoho dílčích technik, z nichž každá poskytuje různé informace o zkoumaných vzorcích. Rozlišení rastrovací sondové mikroskopie, která poskytuje trojrozměrný obraz, se pohybuje ve zlomcích nanometrů a často dosahuje i atomární úrovně. Proto je rastrovací sondová mikroskopie jednou z nejvyužívanějších metod pro výzkum objektů s nanometrovými rozměry. V práci jsou prezentovány detaily vývoje dvou rastrovacích sondových mikroskopů určených pro provoz v podmínkách ultravakua. U prvního z nich bylo navrženo a provedeno mnoho úprav, které měly za cíl zlepšit variabilitu mikroskopu, zvýšit počet podporovaných technik a v neposlední řadě přispět k uživatelskému komfortu. Druhý mikroskop je vyvíjen se zaměřením na kombinaci s dalšími analytickými metodami, především s rastrovací elektronovou mikroskopií. Nedílnou součástí rastrovacích sondových mikroskopů jsou polohovací systémy pro navádění sondy na vybrané místo vzorku. Proto se práce také věnuje výzkumu a vývoji piezokeramických lineárních motorů, které se využívají nejen v mikroskopech určených pro měření v ultra vysokém vakuu, ale také jako nanomanipulátory pro všeobecné využití. mikroskopů jsou polohovací systémy pro navádění sondy na vybrané místo vzorku. Proto se práce také věnuje výzkumu a~vývoji piezokeramických lineárních motorů, které se využívají nejen v~mikroskopech určených pro měření v~ultra vysokém vakuu, ale také jako nanomanipulátory pro všeobecné využití.
|
host ::
RSS.