|
|
Hydrogels of Humic Acids
Cihlář, Zdeněk ; Lehocký,, Marián (oponent) ; Pospíšilová,, Lubica (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Humic acids (HAs) are the main components of the soil organic matter. They are ubiquitous substances with complex chemical and physicochemical structure. In this study, several modifications of HAs were carried out in order to modify their properties. In the first part, the influence of lignite air oxidation on the yield and physicochemical character of regenerated humic acids were studied. In the second step, to stabilize the structure of lignite humic acids and improve the water holding capacity, we applied formaldehyde and carbodiimides crosslinking procedures leading to covalent coupling of humic acids moieties. The production of crosslinked structures was motivated by the attempt to design HAs-based systems resembling hydrogels, with the possibility to modify their reactivity and water retention. Samples were analyzed for their chemical composition and physicochemical properties using various techniques, among the most important were DSC and NMR relaxometry. The chemical composition was studied using FTIR and elemental analysis in order to assess the changes in comparison to pristine humic acids. The stabilities of derivatives were determined by using thermogravimetry. The most important parameter studied in this work was the change in hydration characteristics. For this reason, we developed and applied several new thermoanalytical and NMR relaxometry approaches. In particular, to mimic the situations occurring in nature, we studied sorption of water on humic acids from controlled humidities and monitored qualitative and quantitative aspects of water sorption. Crosslinking by formaldehyde induced a reduction in moisture sorption capacity, which was attributed to the separation of functional groups and a decrease in structural compactness. In addition, the crosslinked humic acids exhibited faster water uptake and approximately three-fold higher water holding capacity than pristine humic acids. In case of carbodiimide coupling (by using water-soluble N-Ethyl-N-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide (EDC)), the derivatives of humic acids contained only between 14–40 % of original free carboxylic groups. Despite that, they exceeded the moisture harvesting ability of parental humic acids around 10–14 % after their equilibration at 100% relative humidity. Although, they showed also more rigid structure, the EDC derivatives showed also faster swelling kinetics and reached almost the same water holding capacity as original sample after 18 days. However, carbodiimides derivatives began to degrade already after 3–9 days during swelling tests, which subsequently decreased their performance. The results suggest that water holding capacity, swelling kinetics and moisture harvesting ability of humic acids are not influenced exceptionally by the amount of free carboxylic groups or other polar functionalities, but also by their spatial arrangement and the distribution of pore sizes on the surface and inside the humic structure. The knowledge gained in this study is beneficial, among others, for the production of soil humic acids-based conditioners, i.e. remediation agents having required and simultaneously adjustable ability to bind and release water into the surrounding environment. Last, but not least, the presented findings improve the fundamental understanding the hydration processes in pristine and modified humic acids, which is beneficial to elucidate the hydration of complex natural systems, and of in particular of natural organic matter.
|
|
|
APLIKACE NANOMATERIÁLŮ PRO VÝVOJ PÁJEK BEZ OLOVA
Pešina, Zbyněk ; Pinkas, Jiří (oponent) ; Spousta, Jiří (oponent) ; Sopoušek, Jiří (vedoucí práce)
Předkládaná disertační práce je motivována hledáním alternativy k pájení bez použití olova s pomocí nanočástic kovů a jejich slitin. Tato problematika je aktuálně řešena používáním pájek bez olova, jejichž vlastnosti však nejsou zcela ekvivalentní vlastnostem slitin na bázi olova a cínu. Teoretická část práce nejprve shrnuje poznatky o současném vývoji bezolovnatých slitin aktuálně používaných k pájení v elektrotechnickém průmyslu a srovnává tyto pájky s dříve používanými slitinami na bázi Pb-Sn. Druhý oddíl teoretické části je věnovaný nanotechnologiím, které nabízejí možná řešení problémů, spojených s používáním bezolovnatých pájek. Text obsahuje i popis vlastností nanokrystalických materiálů ve srovnání s vlastnostmi jejich kompaktních slitin stejného chemického složení. Jsou popsány možnosti přípravy nanočástic a nanostruktur a možné problémy spjaté s malými rozměry částic. Úvod experimentální části je zaměřen na přípravu nanočástic čistých kovů a slitin chemickou a fyzikální cestou a také na přístrojovou techniku pro jejich pozorování a analýzu. Pozornost je soustředěna zejména na stříbro v nanočásticové formě, které vykazuje nízkoteplotní sintrační efekt, který je tepelně aktivován rozkladem oxidické obálky pokrývající Ag nanočástice. Tento faktor je rozhodující pro nízkoteplotní sintraci a tím i možné budoucí aplikace. Tepelné efekty při sintrovacím procesu byly studovány metodami termické analýzy. Tvorba spojů Cu/Ag-nano/Cu byla realizována jak in-situ tak za působení atmosférického kyslíku. Obojí při různých režimech tepelného zpracování. Metalografické příčné řezy připravených spojů byly následně použity pro analýzu lokálních mechanických vlastností vzniklé stříbrné vrstvy, pro chemickou analýzu složení vzniklých vrstev spoje a pro studium mikrostruktury. Pevnostní charakteristiky jsou reprezentovány testováním smykové pevnosti jednotlivých spojů.
|
|
|
Hydration of Humic Substances
Bursáková, Petra ; Šimon, Peter (oponent) ; Slovák,, Václav (oponent) ; Klučáková, Martina (vedoucí práce)
This doctoral thesis studies the character of hydration water in water/humic substances system. The goal is to determine both quantitative and qualitative aspects of hydration of humic substances (HS) in solid and liquid phase and to explore the differences in properties of water surrounding humic matter with the assistance of high resolution ultrasonic spectroscopy (HRUS) and methods of thermal analysis such as differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry (TGA). The main aim of this work is to contribute to the knowledge about hydration of humic samples originating from different sources and thus having different properties and composition applying the approaches and techniques already used and reported as being successful for determination and enumeration of hydration water in hydrophilic biopolymers and hydrogels. This thesis investigates the effect of water on humic structure, its way of wetting and penetrating the surface of HS, the possible conformational changes, the retention capacity of HS, and also the influence of origin of individual humic substance on hydration properties with regard to the kinetic of those processes. Moreover, it tries to recognize the influence of degree of humification on hydration processes of humic substances as well as reversibility of these processes. The results of this thesis reveal same parallelism with the properties of non-reversible hydrogels; some similarities between biopolymers and HS were discovered as well.
|
|
| |
|
|
Komplexní strukturální analýza kompresorového kola s využitím MKP
Chromek, Lukáš ; Nehybka, Jindřich (oponent) ; Civín, Adam (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá využitím MKP softwaru ANSYS při analýze skutečného lopatkového kola radiálního kompresoru, používaného v malých leteckých turbínových motorech. Kompresorové kolo bylo navrženo a vyrobeno v První brněnské strojírně Velká Bíteš, konkrétně na Divizi letecké techniky. Cílem diplomové práce je komplexní analýza kompresorového kola, která se skládá z několika dílčích částí. První část je věnována strukturální statické a elasticko-plastické pevnostní analýze, za účelem posouzení velikosti napjatosti z hlediska mezního stavu pružnosti při použití lineárního a nelineárního modelu materiálu. Jako další následuje dynamická analýza. Konkrétně modální analýza, která dává představu o vlastních frekvencích a jejich tvarech kmitání lopatek, mezilopatek a celého kompresorového kola. Jako poslední je v práci provedena termální analýza při uvažování stacionárního i nestacionárního teplotního pole. Tato analýza je následně převedena na sdruženou úlohu, která dává představu o rozložení napětí vznikajícího díky teplené dilataci materiálu. Diplomová práce kopíruje postup výpočtových simulací, prováděných v praxi během etapy návrhu skutečného oběžného kola. Tedy ještě před vlastním procesem výroby a následném testování skutečného kompresorového kola.
|
|
| |
|
| |
|
|
Návrh a pevnostní kontrola senzoru pro měření teplot a sil při válcování za tepla.
Nejedlý, Pavel ; Pohanka, Michal (oponent) ; Horský, Jaroslav (vedoucí práce)
V procesu válcování za tepla je povrch válce teplotně a silově namáhán. Pro určení životnosti válce nebo jejího zvýšení změnou režimu teplotního namáhání je potřeba znát teploty a síly, které na válec působí. K tomuto účelu mají sloužit senzory, které budou umístěné ve válci v blízkosti jeho povrchu. Cílem první části diplomové práce je odladit 2D výpočtový model (MKP) tak, aby průběhy teplot odpovídaly experimentálně získaným průběhům , které zaznamenal senzor teploty v reálném procesu válcování. Ve druhé části práce jsou aplikovány stejné teplotní okrajové podmínky na 3D model, na kterém se řeší pevnostní kontrola senzoru teploty. Třetí částí práce je návrh a pevnostní kontrola senzoru pro měření sil. Použité okrajové podmínky byly získány v Laboratoři přenosu tepla a proudění. K vytvoření modelu geometrie i numerickému výpočtu je použit výpočtový systém ANSYS 11. Diplomový projekt bude použit jako příspěvek pro řešení grantového projektu zahájeného v tomto roce, jehož partnerem je Laboratoř přenosu tepla a proudění.
|
|
|
Navrhování konstrukcí s FRP výztuží
Matušíková, Anna ; Vácha, Jaroslav (oponent) ; Štěpánek, Petr (vedoucí práce)
Práce uvádí a porovnává volně dostupné software pro posuzování únosnosti konstrukcí s~FRP výztuží. Je zde popsána teorie a návrh algoritmu vlastního výpočetního programu pro konstrukce vyztužené nekovovou výztuží, které jsou zatížené kombinací normálové síly a ohybového momentu s~vlivem nebo bez vlivu zvýšené tepoty působící na betonový prvek. Ve druhé části práce je vypočtena teoretická únosnost a hodnoty průhybu prvku s~FRP výztuží bez zatížení teplotou a únonost prvku s FRP výztuží s~uvažováním zatížení teplotou. Jedná se o přepočet zatěžovací zkoušky. Na závěr je provedeno porovnání výsledků s~prakticky naměřenými hodnotami z nedávno provedených zatěžovacích zkoušek prováděných na Ústavu BZK při Fakultě stavební VUT v Brně.
|
|
|
Teplotní profil výkonového spínacího přístroje nízkého napětí pro různé provozní stavy
Mejzlík, Tomáš ; Valenta, Jiří (oponent) ; Dostál, Lukáš (vedoucí práce)
Teplo generované v jističi může být odvedeno dvěma způsoby: Přes kovové časti proudové dráhy do vodičů mimo jistič. Přes plastové a vzduchové části šasi. Přesnost tepelné simulace pak závisí na přesnosti namodelování jednotlivých součástek a zároveň na volbě materiálů s odpovídajícími tepelnými a elektrickými vlastnostmi. Elektrický jistič obsahuje několik zdrojů tepla, které způsobují zvyšování teploty nad úroveň okolního prostředí. Těmito zdroji jsou: 1) Joulovy ztráty proudové dráhy jističe. 2) Tepelné ztráty na bimetalu, který je použit pro tepelnou spoušť. 3) Rezistivita kontaktů. Tato práce se zabývá statickými stavy tepelné analýzy, proto zde není zahrnut přechodný zdroj tepla při vypínání a zapínání. Elektrické jistící přístroje jsou neustále vyráběny v menších a menších provedeních, jejich nároky na elektrické vlastnosti se však úměrně s velikostí nezmenšují. Z toho plyne, že teplo na jednotku obsahu je větší, což činní analýzu tepelného chování přístroje jednou z nejdůležitějších činností při vývoji.
|
host ::
RSS.