|
|
Effect of metal ions on the rheological behaviour of polyelectrolyte solutions
Lišková, Kateřina ; Běťák, Jiří (referee) ; Janeček, Jiří (advisor)
This diploma thesis is focused on two parts. The first one deals with rheological behavior of sodium carboxymethylcellulose (CMC-Na) solutions in the presence of sodium and calcium ions. The solutions of various concentrations were prepared by solubilization in aqueous solutions of NaCl or CaCl2. The effect of monovalent and bivalent ions on apparent viscosity and viscoelastic properties of these solutions was studied. It was found that in the case of low concentrations of CMC-Na in the sample (up to 0.5% w/w) the elastic character increases. At the same time the stiffness of the sample is higher with higher concentration of calcium ion in the solution. This increase might indicate the formation of gel network. On the other hand the viscosity of these solutions decreases with higher concentration of calcium ions. In case of solutions with concentration higher than 1.5% w/w changes of viscosity did not happen by influence of addition ions. Rheological behavior was compared also with solutions prepared without adding an electrolyte as well as with acid form of carboxymethylcellulose (CMC-H). In terms of second part the molecular dynamic simulations of hyaluronan tetramer both sodium and calcium in aqueous medium were performed. Structure and arrangement of water molecules in the surrounding of hyaluronan chain were studied. Structure was described by formalism of radial distribution functions. In the case of system containing sodium ions only, the obtained results are in accordance with earlier published data. Presence of calcium ions does not cause qualitative changes during the radial distribution functions in comparison with the system with sodium ions.
|
|
|
Temperature dependence of carrageenan and hyaluronan solutions
Poledňáková, Halina ; Smilek, Jiří (referee) ; Hurčíková, Andrea (advisor)
This diploma thesis focuses on the study of temperature dependence of -carrageen, hyaluronan of low molecular weight (250–450 kDa) and hyaluronan of high molecular weight (1 500–1 750 kDa) in aqueous solutions. The description of temperature depending changes in properties of these substance is based on rheological method. This work concentrates on the characterization of viscoelasticity through measurement of the storage (elastic) and loss (viscous) modulus using -carrageen and hyaluronan solutions of different molecular weights and different concentrations depending on temperature (20–50 °C, alternatively, in carrageen, 20–80 °C). The temperature dependence was further measured using an uncommon technique called high resolution ultrasonic spectroscopy (HR-US) which measured relative velocity of selected concentrations of -carrageen and hyaluronan of high molecular weight depending on the temperature of heating and cooling (20–80 °C). The measurements of temperature dependence were carried out for varied oscillation frequencies of rheometer sensor/frequency of ultrasonic waves. Knowledge of temperature dependence of the investigated substances may be applied in drug chemistry, primarily with respect to degradation due to high temperatures. The measured data gives information about sol-gel temperature and gel-sol temperature of carrageen.
|
|
|
Microrheology of Biocolloids
Hnyluchová, Zuzana ; Omelka, Ladislav (referee) ; Kráčalík, Milan (referee) ; Pekař, Miloslav (advisor)
The main aim of the doctoral thesis was study of passive microrheological techniques as advanced methods for characterisation of viscoelastic properties of soft material. These techniques are able to provide certain advantaged or additional information on classical rheology. Several techniques from the wide range of passive microrheological group such as one particle video – microrhelogy with IDL data procesing, microrheology based on light scattering – DLS or FCS microrheology have been applied in practice during my PhD studies. New Matlab script has been also invented to simply obtain information about viscosity of low volume samples. Aplicability of techniques were studied on several various bicolloids such as solutions or gels of hyaluronic acid, on study of properties at the interfaces or on gelation proces studies of agarose. Obtained data were compared classical rheology results. Suitability of each technique for investigated systems or appropriate reccomendations for further measurements were didcussed based on obtained data. Main advantages and limites of passive microrheology techniques were also described in comparison wih classical rheology method.
|
|
|
Computational simulation of vibrations of rubber damper
Krupa, Lukáš ; Návrat, Tomáš (referee) ; Burša, Jiří (advisor)
This thesis deals with computational modelling of rubber damper using Finite element method (FEM). This thesis includes experimental measurement of material properties of rubber subjected to static and dynamic loading and their implementation into viscoelastic and hyperelastic material models with respect to given task. Dependance of dynamic stiffness on loading frequency obtained from the simulation is validated with experimental measurement. In the end the difference between results is investigated and possible causes of that are introduced.
|
|
|
The effect of viscoelasticity and operating conditions on friction of compliant contacts
Quinn, Cheney ; Daniel, Matej (referee) ; Nečas, David (advisor)
Poddajné kontakty obsahující polymerní nebo pryžové členy lze nalézt v technických i biologických aplikacích. I přes vývoj v této oblasti existují efekty, které ovlivňují tribologické aspekty těchto kontaktů, a je třeba je dále zkoumat. Tato práce se zabývá vlivy kinematických podmínek, konfigurace, viskoelasticity a viskozity maziva na tření v mazaných poddajných kontaktech. Výsledky byly použity k vývoji numerického modelu pro predikci kapalinového tření v poddajných kontaktech. K objasnění chování poddajných kontaktů bylo použito zařízení Mini Traction Machine (MTM) v konfiguraci ball-on-disc, což umožnilo zkoumání zmíněných vlivů. Z poznatků z technické oblasti bylo zjištěno, že viskoelasticita se projevuje ve všech konfiguracích, tedy soft-on-hard, hard-on-soft a soft-on-soft, a její efekt je nejvýznamnější v konfiguracích s poddajným diskem. Data dále ukazují, že poměr skluzu a valení má vliv na valivé tření což je v rozporu se současnou literaturou. Výsledky z biologické oblasti naznačují, že za určitých podmínek lze nahradit nativní kapalinu jednoduchým mazivem. Tyto poznatky mohou posloužit jako odrazový můstek pro další studie zabývající se poddajnými kontakty.
|
|
|
Influence of particle size on microreology experiments using fluorescence correlation spectroscopy
Valovič, Stela ; Sedláček, Petr (referee) ; Mravec, Filip (advisor)
This diploma thesis deals with microrheology measured via the fluorescence correlation spectroscopy. As microrheological probes, fluorescently marked nanoparticles of 5 sizes in the range of 10-100 nm, were used. The particles had been immersed in a variety of concentrated glycerol solutions and agarose gels of different concentrations, and the FCS measurement revealed a diffusion coefficient of individual particles in each environment. Based on the coefficient, the viscosity of the glycerol needed to stop the particles could be determined. Particles of 10 nm size were not stopped even by the 100 wt% glycerol. In the case of the agarose gels, a combination of higher agarose concentration and larger particles resulted in an increase in the diffusion coefficient to an unlikely high value. This was caused probably by an agarose autofluorescence and the value indicates stopping of the particles in the given agarose gel. Later, the data acquired by the FCS measurement were converted to MSD curves using MATLAB software. The thesis discusses the influence of the experimental parameters on the shape of the MSD curve. The results showed that the number of particles and autocorrelation function have the most significant effect.
|
|
|
Morphogenesis and Viscoelastic Properties of Dimethacrylate Networks
Bystřický, Zdeněk ; Lehocký, Marián (referee) ; Bradna, Pavel (referee) ; Jančář, Josef (advisor)
Tato dizertační práce se zabývá studiem morfogeneze dimethakrylátových sítí. V práci byly využity zjednodušené systémy založené na monomerech, které bývají typicky využívány jako složky matric pryskyřičných kompozitních materiálů využívaných v oblasti záchovné stomatologie. Kinetika a mechanismy formování polymerních sítí byly studovány především s ohledem na strukturu jednotlivých monomerů, jejich vzájemný molární poměr a koncentraci iniciačního systému využitého pro radikálovou polymeraci. Vypočtené profily konverze funkčních skupin a reakčních rychlostí byly využity jako základ pro pochopení a interpretaci mechanismů morfogeneze sítí a porovnání se známými modely. Dále byla studována kinetika termické degradace, která je s morfologií vytvrzených sítí přímo spjata. V rámci takto charakterizovaných systémů byla stanovena teplotní závislost dynamického modulu a byl popsán vztah mezi supra-molekulární strukturou dimethakrylátových sítí a jejich viskoelastickou odezvou v daném teplotním rozmezí. Kinetika polymerace byla studována pomocí diferenční kompenzační foto-kalorimetrie (DPC) a infračervené spektroskopie (FTIR). Proces termické degradace byl analyzován pomocí termo-gravimetrické analýzy (TGA). Viskoelastické parametry byly charakterizovány pomocí dynamicko-mechanické analýzy (DMA). Reaktivita jednotlivých systémů je přímo odvozena od molekulární struktury monomerů, která ovlivňuje mobilitu reagujících složek v průběhu polymerace. Kinetika polymerace je řízena především difúzí, přičemž její rychlost je dána tuhostí monomerní páteře, koncentrací funkčních skupin a vlivem fyzikálních interakcí. Omezená mobilita rostoucích řetězců, postranních funkčních skupin i samotných monomerů vede k monomolekulární terminaci makro-radikálů a omezení stupně konverze funkčních skupin. Vzhledem k tomu, že k zásadnímu omezení mobility dochází již v počáteční fázi polymerace, tj. v bodu gelace, je případná termodynamická nestabilita vedoucí k fázové separaci polymerujícího systému potlačena a proces kopolymerace je ve své podstatě náhodný. To bylo prokázáno i prostřednictvím identifikace jedné teploty skelného přechodu u charakterizovaných kopolymerů. Heterogenní charakter morfogeneze je spjat s rozdílnou reaktivitou postranních funkčních skupin. V počátečních fázích polymerace dochází k propagaci reakcí postranní funkční skupiny s radikálem na stejném rostoucím řetězci, což vede ke vzniku tzv. primárního cyklu. Pravděpodobnost cyklizace souvisí především s flexibilitou monomerní páteře. Heterogenita polymerace je charakterizována vznikem vnitřně zesítěných struktur, tzv. mikrogelů, a jejich následným spojováním. Tuhost monomeru naopak přispívá k vyšší efektivitě zesítění a více homogenní morfologii vytvrzené sítě. Heterogenita dimethakrylátových sítí se odráží v mechanismu termické degradace, přičemž přítomnost strukturně odlišných domén vede k rozkladu ve dvou krocích. Průběh soufázového modulu a teplota skelného přechodu korelují s tuhostí polymerních sítí, efektivitou zesítění a přítomností fyzikálních interakcí, které vyztužují strukturu sítě nad rámec kovalentního zesítění. Heterogenní morfologie sítí se projevuje rozšiřováním spektra relaxačních časů. Experimentální data jsou v kvalitativní shodě s existujícími numerickými modely popisujícími kinetiku radikálové polymerace multifunkčních monomerů.
|
|
|
Influence of strain rate on stress-strain dependencies of aortic tissues
Slažanský, Martin ; Fuis, Vladimír (referee) ; Burša, Jiří (advisor)
The thesis deals with the influence of strain rate on stress-strain dependencies of aortic tissues to estimate the error of hyperelastic models, which are neglecting the viscoelastic effects that are typical for soft biological tissues. It was found by the experiment and the subsequent evaluation that in the range of the strain rate from 0,167 to 5,000 mm/s the influence of strain rate on stress-strain dependencies is negligible. The deviation by transition from experimental data to a constitutive model was significantly larger than the deviation between the data sets varying at different strain rates, which means that the use of stress-strain curves varying at different strain rates in given range of the strain rate has no effect on the resulting model. The best of analysis models that were examined in this thesis appears to be the Yeoh hyperelastic model using the FEM.
|
|
|
Microrheology in systems of polymeric colloids
Bjalončíková, Petra ; Sedláček, Petr (referee) ; Venerová, Tereza (advisor)
My bachelor’s thesis was aimed to deal with evaluation of microrheology method in the research of polymer colloids. Used polymers were poly(sodium 4-styrenesulfonate) and sodium carboxymethyl celullose. For measuring of microrheology were used particles with different radius (1 m and 4 m). The results obtained with passive microrheology were compared with results obtained with clasical rheology. It was found, that both substances have viscous charakter. The values of polymer viscosity were similar for dilute solutions in both methods, but for concentrated solutions deviations were found. The reason are polymer nets, which do not allow sufficient movement of particles in concentrated solutions.
|
|
|
Extraction and application of keratin from sheep wool
Jahnová, Kateřina ; Veselá, Mária (referee) ; Kovalčík, Adriána (advisor)
This thesis deals with the isolation of sheep wool keratin for using this protein in composite films. The goal was to compare the yield of alkaline hydrolysis of sheep wool using different concentrations of sodium hydroxide. It was found that the most effective was alkaline hydrolysis using 2wt% sodium hydroxide showing 80 % effectiveness of keratin isolation. Fourier infrared spectroscopy, differential scanning calorimetry a thermo gravimetric analyses confirmed that the isolated materiál from sheep wool was keratin. The isolated keratin was used as filler for the preparation of polyvinyl alcohol-based composite films. The mechanical properties of keratin/polyvinyl alcohol films showed that keratin played the role as an active filler for polyvinyl alcohol composites.
|
guest ::
