|
|
Utilzation of physico-chemical analyses in study on microbial stress-response
Slaninová, Eva ; Pekař, Miloslav (referee) ; Sedláček, Petr (advisor)
This diploma thesis deals with the utilization of physico-chemical analysis in study on microbial stress–response. The main content of this work was to propose and optimize techniques and methods which are generally used in different industries. Two bacterial strains, Cupriavidus necator H16 and its mutant strain Cupriavidus necator PHB-4 producing polyhydroxyalkanoates (PHA) under certain conditions, were used as model microorganisms. Initially, microscopic teques such as transmission electron microscopy (TEM), cryo scanning electron microscopy (cryo SEM) and atomic force microscopy (AFM) were proposed and tested for the characteriozation of morphological differences of bacteria. Furthermore, viscoelastic properties of bacteria were determined and compared by the oscillatory tests of the rheology method considering another type of samples. Thermal analysis methods, differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA) in particular, focused on water transport and behavior of intracellular water influenced by presence of the granules of PHB in bacteria. The last technique, utilized in the study, was dynamic and electrophoretic light dispersion during pH changes for characterization of the surface properties of bacteria such as size, zeta potential and the isoelectric point.
|
|
|
Thermal degradation of hyaluronan
Šimáčková, Marcela ; David, Jan (referee) ; Chytil, Martin (advisor)
This diploma thesis investigated thermal stability and the degradation of hyaluronan (HA) in HA with a molecular mass of 90–130 kDa and in HA with a molecular mass of 1 500–1 750 kDa. The following methods were used for the research: rheology, SEC-MALLS, TGA and DSC. Low-molecular HA was subject to time dependency of degradation investigation, where it was dried at a temperature of 90 °C for a period of 30 minutes and 60 minutes prior to the preparation of the solutions itself. High-molecular HA was investigated not only from the point of view of time but from the point of view of temperature dependency of degradation as well. In the case of investigating the time dependency of degradation, high-molecular HA was dried at a temperature of 75 °C at a time range from 15 minutes to 120 minutes prior to the preparation of the solutions. During the preparation of the solutions for discovering the temperature dependency of degradation, the high-molecular HA was then dried for a period of 30 minutes at a temperature range from 60 °C to 90 °C. For low-molecular HA, thermal stability was proven. Therefore, there is no decrease in the molecular mass and the solutions did not demonstrate a significant decrease of viscosity. For high-molecular HA, thermal stability was not proven. Degradation due to the temperature of drying as well as the time of drying occurred, which was demonstrated by a significant decrease in molecular mass and viscosity of the solutions. While in the case of using a drying temperature of 60 °C, a decrease in the molecular mass occurred by approximately 5 %, the molecular mass decreased by approximately 20 % at a drying temperature of 90 °C compared to undried HA. Due to this reason, high-molecular HA was also further investigated by means of the TGA method, where the decrease of humidity of HA samples in relation to the drying temperature was observed. The DSC method was also used. The objective of the DSC method was to find out temperatures, at which evaporation of humidity contained in an HA sample in relation to its form (undried HA, dried HA and lyophilized HA) occurs. This method further finds out the heat necessary to evaporate humidity from an HA sample. To conclude this research, the results obtained for high-molecular HA were compared with the results of other drying processes – lyophilized proved to be a very gentle drying method because a decrease in the molecular mass for lyophilized HA compared with undried HA almost did not occur.
|
|
|
Hydrogels of Humic Acids
Cihlář, Zdeněk ; Lehocký,, Marián (referee) ; Pospíšilová,, Lubica (referee) ; Kučerík, Jiří (advisor)
Huminové kyseliny představují hlavní součást půdní organické hmoty. Jedná se o všudypřítomné sloučeniny s komplexní chemickou a fyzikálně-chemickou strukturou. Předkládaná práce shrnuje několik způsobů modifikací huminových kyselin provedených za účelem úpravy jejich vlastností. V první části byl studován vliv vzdušné oxidace lignitu na velikost výtěžku a fyzikálně-chemický charakter produkovaných regenerovaných huminových kyselin. Druhý krok představoval snahu stabilizovat strukturu lignitických huminových kyselin a zlepšit zádrž vody. Bylo provedeno síťování pomocí formaldehydu a karbodiimidů, které předpokládá vznik nových kovalentních vazeb v různých částech struktury huminových kyselin. Produkce zesíťované struktury byla motivována snahou vytvořit systémy podobné hydrogelům, založené na huminových látkách s možností úpravy jejich reaktivity a retence vody. Chemické složení a fyzikálně-chemické vlastnosti připravených vzorků byly studovány různými metodami, mezi nejdůležitější patří DSC a NMR relaxometrie. Chemické složení bylo studováno pomocí FTIR a elementární analýzy za účelem posoudit a porovnat změny s původním neupraveným vzorkem. Stability vzorků byly stanoveny pomocí termogravimetrie. Nejdůležitějším sledovaným parametrem této práce byla změna hydratačních charakteristik. K jejich studiu jsme vyvinuli a aplikovali několik nových termoanalytických a NMR relaxometrických přístupů. Ve snaze napodobit přírodní procesy byla studována sorpce vody huminovými kyselinami z prostředí s kontrolovanou vzdušnou vlhkostí. Byly pozorovány kvalitativní a kvantitativní hlediska sorpce vody. Zesíťování za použití formaldehydu způsobilo snížení sorpční kapacity vlhkosti. Tato změna je připisována separaci funkčních skupin a menší strukturní kompaktnosti. Zesíťované huminové kyseliny dále vykazovaly rychlejší příjem vody a přibližně třikrát větší kapacitu zádrže vody než původní huminové kyseliny. V případě použití karbodiimidu (ve vodě rozpustného N-Ethyl-N-(3-dimethylaminopropyl)karbodiimidu (EDC)) obsahovaly výsledné produkty 14–40 % původních karboxylových skupin. I přesto tyto látky překonaly schopnost sorpce vlhkosti původního nemodifikovaného vzorku o 10–14 % po kondiciaci v prostřední se 100% relativní vzdušnou vlhkostí. Navzdory rigidnější struktuře vykazovaly EDC deriváty rychlejší bobtnání a dosáhly téměř stejné kapacity zádrže vody po 18 dnech jako původní vzorek. Vzorky modifikované karbodiimidy vykazovaly známky degradace již po 3–9 dnech což částečně snižuje jejich využitelnost. Získané výsledky naznačují, že kapacita zádrže vody, kinetika bobtnání a schopnost sorpce vlhkosti huminových kyselin nejsou výhradně určeny koncentrací karboxylových skupin, nebo dalších polárních fragmentů, ale také jejich vzájemným rozmístěním a distribucí velikosti pórů na povrchu a také uvnitř struktury. Získané poznatky této studie mohou sloužit například k produkci půdních kondicionérů založených na huminových kyselinách, tj. remediačních preparátů s požadovanými, ale především nastavitelnými schopnostmi poutat a následně uvolňovat vodu do okolního prostředí. V neposlední řadě přispějí uvedené závěry ke zkvalitnění základního porozumění procesu hydratace v modifikovaných a původní vzorcích, což je přínosné ve vztahu k objasnění hydratace komplexních přírodních systémů a to zejména přírodní organické hmoty.
|
|
|
THE APPLICATION OF NANOMATERIALS FOR LEAD FREE SOLDERS DEVELOPMENT
Pešina, Zbyněk ; Pinkas, Jiří (referee) ; Spousta, Jiří (referee) ; Sopoušek, Jiří (advisor)
The present dissertation is motivated by the search for alternatives of lead-free soldering by nanoparticles of metals and their alloys. The research focuses on the possibility of replacing lead-free solders by nanoparticles. This issue is currently being addressed by the use of lead-free solders but their properties are not entirely equivalent to properties of lead-tin based alloys. The theoretical part of the dissertation first summarizes up-to date knowledge on the development of lead-free alloys currently used for soldering in the electronics. The work compares these lead-free solder candidates with previously used Pb-Sn alloys. The second section of the theoretical part is devoted to nanotechnology that offers possible solutions of problems associated with the use of lead-free solders. The text contains a description of the properties of nanocrystalline materials in comparison with those of compact alloys having the same chemical composition. The possibility of preparation of nanoparticles and potential problems associated with small particle sizes are also presented. Introduction of the experimental part focuses on the preparation of nanoparticles of pure metals and alloys by chemical and physical ways as well as on an instrumentation for characterisation and analysis. Attention is focused on the silver in nanoparticle form that exhibits the low temperature sintering effect, which is thermally activated by decomposition of oxide envelope covering the Ag nanoparticles. This factor is critical for low-temperature sintering and thus also for possible future applications. The thermal effects of the low sintering process were studied by methods of thermal analysis. The preparation of the Cu / Ag nano / Cu joints was carried out in-situ in inert atmosphere and under the action of atmospheric oxygen. In both cases varying conditions of thermal treatment were used. The cross sections of the prepared joints were then used for the metallographic analysis of the local mechanical properties of the resulting silver layer, for the chemical composition evaluation of the resulting layers of the joint, and for the microstructure study. Strength characteristics are represented by testing shear strength of individual joints.
|
|
|
Hydration of Humic Substances
Bursáková, Petra ; Šimon, Peter (referee) ; Slovák,, Václav (referee) ; Klučáková, Martina (advisor)
Tato dizertační práce studuje charakter hydratační vody v systému voda/huminová látka. Úkolem je určit jak kvantitativní, tak i kvalitativní aspekty hydratace huminových látek (HS) v pevné i kapalné fázi a prozkoumat rozdíly ve vlastnostech vody obklopující huminovou látku s použitím vysokorozlišovací ultrazvukové spektroskopie (HRUS) a metod termické analýzy, jako je diferenční kompenzační kalorimetrie (DSC) a termogravimetrie (TGA). Hlavním cílem této práce je přispět k objasnění problému hydratace huminových látek pocházejících z různých zdrojů a majících proto odlišné vlastnosti a složení, a to s využitím postupů a technik, které se již dříve osvědčily při stanovení hydratační vody v hydrofilních polymerech. Tato práce zkoumá účinek vody na strukturu huminových látek, způsob, jakým voda smáčí jejich povrch a jak jimi proniká, způsobuje změny v konformaci HS, jejich retenční kapacitu a také vliv původu jednotlivých huminových látek na jejich hydratační vlastnosti s ohledem na kineticku těchto procesů. Dále studuje vliv stupně humifikace na hydratační procesy huminových látek, stejně jako reverzibilitu těchto procesů. Výsledky této práce objasňují paralelu s vlastnostmi hydrogelů a podobnosti i odlišnosti mezi biopolymery a huminovými látkami.
|
|
| |
|
|
Comprehensive structural analysis of compressor wheel using FEM
Chromek, Lukáš ; Nehybka, Jindřich (referee) ; Civín, Adam (advisor)
This thesis explores the utilization of FEM software ANSYS in the analysis of the real blade wheel of a radial compressor used in small turbine aviation motors. This apparatus is made by První brněnská strojírna a.s., and its detached site in Velká Bíteš where it has the aviation engineering division. The aim of this thesis is a comprehensive blade wheel analysis composed of several steps. These steps include static and elasto-plastic strength analysis, which describes stress distribution and its assessment from the perspective of boundary conditions of elasticity during the use of the Hooke and the non-linear model of the material. Another step is dynamic analysis; in this case modal analysis, which describes the frequencies and its waveforms. The last part of the thesis contains thermal analysis while considering stationary and non-stationary thermal field. The analysis is then transformed into thermal-stress coupled analysis, which describes stress distribution resulting from thermal expansion of the material. The thesis follows the process of calculation simulations that are used during the design of a real impeller, thus before the creation of a prototype that undergoes real experiments.
|
|
|
Repeatable Torque Load Equipment Design for Vehicle Steering System Testing
Novák, Pavel ; Ludvík, Jan (referee) ; Ramík, Pavel (advisor)
The object of this work is design braking device with high repeatability and reproducibility that is used to analyse the measurement system. I developed this work in cooperation with TRW-DAS Dačice a.s. At the beginning, I made a search of the chassis system, testing of ball joints and steering. Furthermore, I made search of the MSA and the types of braking devices. The rest of the work is focused on the design and the thermal analysis of braking device. Then there are the actual test.
|
|
|
Thermal phenomena modeling of air electronic unit
Ančík, Zdeněk ; Toman, Jiří (referee) ; Vlach, Radek (advisor)
This thesis is focus on thermal analysis of aircraft electronic devices and their cooling possibilities. The two analytic methods of thermal analysis are applied on two particular technical objects. The laboratory experiment of non-contact temperature measurement method is applied on real unit. The results of simulation are compared with results of experiment.
|
|
|
Design and stress analysis of temperature and force sensor in hot rolling process.
Nejedlý, Pavel ; Pohanka, Michal (referee) ; Horský, Jaroslav (advisor)
In the process of hot rolling is roll surface thermo-mechanically stressed. To define lifetime of roll or to increase it by change of thermal mode, temperatures and forces acting on this roll need to be known. For this purpose should be used sensors, that are placed near by surface of roll. Aim of the first part of diploma thesis is to debug 2D computing model (MKP) to achieve the match of temperature graphs with experimentally measured values, which was recorded by temperature sensors in real process of rolling. In the second part the same temperature boundary conditions are applied on 3D model, which is used to solve mechanical strength check of the temperature sensor. The last part of thesis is design and verification of mechanical strength of the designed force sensor. The used boundary conditions were acquired in Laboratory of heat transfer and flow. The computing system ANSYS 11 is used to design a model of geometry and numerical calculation. This diploma thesis will be used as donating solution for the granted project, which started in this year with Laboratory of heat transfer and flow partnership.
|
guest ::
