|
|
Studies towards the Preparation of Organic-Inorganic Hybrid Silica Fibers via Electrospinning
Koukolová, Anna ; Dzik, Petr (oponent) ; Hüsing, Nicola (vedoucí práce)
Polyorganosilanes are an emerging class II hybrid material potentially enabling the preparation of new materials with novel functionalities. Although some pertinent intriguing materials and applications have been investigated, to date, the preparation of polyorganosilane-based micro and nanofibers has not been reported. Therefore, the present thesis deals with the investigation of poly(vinylmethyldimethoxysilane) as a novel precursor for the preparation of fibers via electrospinning. Free-radical bulk polymerization of vinylmethyldimethoxysilane was performed in order to obtain polymeric products of various molecular weights. The degree of polymerization was studied with respect to the radical starter concentration by dynamic light scattering and nuclear magnetic resonance spectroscopy experiments. Investigations of the ability to form fibers by electrospinning from solutions of the synthetized polymers were conducted with special emphasis on the properties of the used polymeric product and the spinning solution. Results showed that the studied polymer is in principle suitable for the preparation of fibers. However, only fragments of fibers were obtained by electrospinning of the polymers using methanol as a solvent. Further investigations, employing a sol-gel processing approach in order to enhance the number of polymer chain entanglements and thus increase spinnability, were conducted. It was found that the stage of gelation was crucial and the sol-gel process was investigated towards several parameters such as gelation time with respect to pH and water content. Again, fiber fragments could be obtained using optimized sol-gel processing parameters. Finally, a strategy utilizing a carrier polymer successfully yielded polyorganosilane-based fibers and the resulting fiber morphology was correlated to the employed process parameters.
|
|
|
Energy dispersive X-ray spectroscopy of doped PVDF fibers
Smejkalová, Tereza ; Papež, Nikola (oponent) ; Sobola, Dinara (vedoucí práce)
This diploma thesis focuses on a flexible energy harvesting system based on piezoelectric polymer polyvinylidene fluoride (PVDF) with an emphasis on manipulating and optimising the properties and performance. By incorporating powders of piezo-active ceramics, the properties of piezoelectric polymer PVDF could be significantly improved and converted into useful electrical energy. PVDF was formed by electrospinning into fibres with a thickness of 1.5-0.3 µm and then studied with various analytical methods. This work offers a description of electrospinning, a preparation of samples for examination and a theoretical introduction to the analytical methods to which the samples were subjected. The morphology and distribution of the nanostructured ceramics into the PVDF polymer matrix was observed by scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive Xray spectroscopy (EDX). For the formation of phase and detailed phase composition, the samples were comprehensively characterised by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The work also contains analysis in Raman spectroscopy, a method used to identify and compare chemical compounds. The electrical characteristics were studied by dielectric spectroscopy and the correlation with composition is provided. Individual components of doped fibres are characterised and discussed relating to their future use in sensors.
|
|
|
Characterization and preparation of PVDF nanofiber matrices for wearable electronics
Zajacová, Lucia ; Papež, Nikola (oponent) ; Macků, Robert (vedoucí práce)
The presented bachelor thesis deals with the process of production PVDF nanofiber matrices uising electrospinning and subsequent electrical characterization of the produced material. At the beginning, it introduces nanotechnologies and their undeniable importance in medical applications. It focuses on the influence of process parameters, production enviroment and the very properties of the spinning solution itself, leading to final character of the spun fiber. Various morphological differences obtained by individual process settings then continue to influence their piezoelectric properties, which are the subject of the reaserch in the experimental part of this thesis. The obtained results are applied to devices uising the piezoelectric effect with the potential for application in the biotechnological fields.
|
|
|
Vliv zdroje PEO na zvlákňování
Grufíková, Jana ; Knotek,, Petr (oponent) ; Knotková, Kateřina (vedoucí práce)
Průběh elektrostatického zvlákňování polymerních roztoků je ovlivňován mnoha různými parametry, které lze rozdělit na parametry roztoku, procesní parametry a parametry okolního prostředí. Tato diplomová práce se zaměřuje na vlastnosti polymeru a jeho roztoku, které jsou součástí roztokových parametrů. Cílem této diplomové práce je porovnat vlastnosti polyethylenoxidů ve vztahu ke zvlákňování kyseliny hyaluronové, najít mezi nimi rozdíl za použití dostupných analytických, termických a spektrálních metod a definovat vliv jednotlivých vlastností na chování roztoků polymerů v průběhu zvlákňování. Bylo zjištěno, že se polyethylenoxidy ze dvou různých zdrojů chovají v elektrostatickém poli odlišně, přestože mají deklarovanou stejnou molární hmotnost. Také bylo potvrzeno, že proces vláknění polymerních roztoků ovlivňuje především jejich viskozita a vodivost. Tyto dvě vlastnosti jsou pak určeny zejména molární hmotností polymeru a dále obsahem nečistot, popř. obsahem jiného polymeru při zvlákňování směsného roztoku.
|
|
|
Release of active substances from porous structures based on poly(3-hydroxybutyrate) (PHB)
Černeková, Nicole ; Veselá, Mária (oponent) ; Kovalčík, Adriána (vedoucí práce)
This bachelor thesis deals with the study of the release of active substances from porous structures based on poly(3-hydroxybutyrate) (P3HB). The theoretical part describes the basic characteristics of polyhydroxyalkanoates, their effect on the organism and method of electrospinning. In the experimental part, solutions of poly(3-hydroxybutyrate) in a solvent mixture of dichloromethane and chloroform were electrospun in three different ratios. The morphology of the formed fibrous porous structures was assessed by scanning electron microscopy, based on which the active substance, the antibiotic Levofloxacin, was incorporated into suitable structures. Antimicrobial activity of the antibiotic released from prepared porous structures was tested by the agar diffusion method against gram-negative bacteria Escherichia coli and Serratia marcescens, the gram-positive bacterium Micrococcus luteus and against the yeast Candida glabrata. The results showed a significant antimicrobial effect of the prepared samples against all bacterial cultures, in the case of the culture of yeasts, no zones of inhibition occurred. Next, the course of the active substance release from the prepared electrospun meshes was studied spectrophotometrically depending on the morphological structure. It was found that the active substance was successfully incorporated into electrospun fibers and the course of the drug release depended on the morphology of P3HB electrospun meshes.
|
|
|
Příprava keramických vláken elektrostatickým zvlákňováním
Nemčovský, Jakub ; Kaštyl, Jaroslav (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
Diplomová práca je zameraná na prípravu keramických vlákien elektrostatickým zvlákňovaním. Teoretická časť diplomovej práce zhrňuje doposiaľ známe informácie v oblasti keramických vlákien, ich vlastností, aplikácií a výroby. Teoretická časť tiež popisuje proces elektrostatického zvlákňovania ako jednu z najpoužívanejších metód výroby nanovlákien a parametre, ktoré tento proces ovplyvňujú. Experimentálna časť je zameraná na prípravu keramických vlákien na báze oxidu titaničitého, čistého nedopovaného oxidu zirkoničitého a ytriom dopovaného oxidu zirkoničitého metódou elektrostatického zvlákňovania a na charakterizáciu takto pripravených vlákien. Zvlákňované boli keramické prekurzory zložené z propoxidu a polyvinylpyrolidonu. Experimentálna časť diplomovej práce tiež popisuje vplyv zloženia prekurzoru, procesných podmienok a teploty kalcinácie na morfológiu a fázové zloženie vlákien. Prekurzory boli charakterizované pomocou merania viskozity. K popisu vlákien bola použitá termogravimetrická analýza (TGA), röntgenová analýza (RTG) a elektrónová rastrovacia mikroskopia (SEM). Elektrostatickým zvlákňovaním prekurzorov na báze propoxidu titaničitého a následnou kalcináciou pri teplote 500 až 1300 °C boli pripravené TiO2 vlákna s hrúbkou 100 až 2500 nm, pričom sa fázové zloženie s kalcinačnou teplotou menilo od anatasovej fázy, cez zmes s rutilom až po čistý rutil. Elektrostatickým zvlákňovaním prekurzorov na báze propoxidu zirkoničitého a následnou kalcináciou pri teplotách 550 až 1100 °C boli pripravené ZrO2 vlákna dopované 0 – 8 mol.% Y2O3 s hrúbkou v rozmedzí 50 až 1000 nm. Analýza vlákien na báze nedopovaného ZrO2 kalcinovaných na teplotu 550 °C ukázala prevažujúce zloženie monoklinickej fáze. Analýza 3 resp. 8 mol.% Y2O3 dopovaného ZrO2 kalcinovaných na teplotu 900 °C ukázala zloženie prevažujúcej tetragonálnej fáze resp. zloženie čisto kubickej fáze. V závislosti na zvyšujúcej sa teplote kalcinácie dochádzalo ku zmene morfológie vlákien od poréznej nanoštruktúry po retiazkovitú neporéznu štruktúru, ktorá bola tvorená mikrometrovými zrnami TiO2, resp. ZrO2. Vlákna ZrO2 po kalcinácii na teplotu 700 °C zostávali stále pružné, rovnako ako tie zvláknené (as spun), pričom so zvyšujúcou sa teplotou kalcinácie sa zvyšovala aj ich krehkosť.
|
|
|
Příprava kompozitních vláknitých struktur metodou elektrostatického zvlákňování pro piezoaplikace
Schifferová, Zuzana ; Kaštyl, Jaroslav (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
Pomocí elektrostatického zvlákňování byla připravena polymerní i kompozitní polymerkeramická nanovlákna. Jako nejvhodnější prekurzor byl stanoven roztok 20 hm.% polyvinylidenfluoridu (PVDF) ve směsi dimethylsulfoxidu (DMSO) a acetonu v poměru 7:3. Pro přípravu kompozitních vláken byly do tohoto roztoku přidány nanočástice zirkoničitanu titaničitanu barnatého vápenatého (BCZT), nebo titaničitanu barnatého (BT) v množství 20 hm.%. Pro přípravu vláken byly používány následující parametry: napětí 50 kV, dávkování 30 l/min, vzdálenost kolektoru a emitoru 20 cm a jehla o průměru 17 G. Dále byl zkoumán vliv hmotnostně střední molekulové hmotnosti PVDF a rychlost rotace kolektoru. Na vzorcích byla zkoumána morfologie a tloušťka vláken. Pomocí rentgenové difrakce a infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací bylo dále stanoveno fázové složení vzorků a nakonec byly měřeny některé jejich elektrické vlastnosti. Vlákna s nižším průměrem vznikala při nižších molekulových hmotnostech PVDF a při vyšší rychlosti rotace kolektoru. Tato vlákna měla také vyšší procento piezoelektrické fáze. Nejnižší dosažené hodnoty průměru vláken byly okolo 300 nm, nejvyšší procento fáze bylo 92 % a nejvyšší piezoelektrická konstanta měla hodnotu 16 pC/N. Vlákna plněná BT částicemi vykazovala lepší vlastnosti než vlákna plněná BCZT částicemi.
|
|
|
Studium toxicity antimikrobiálních krytů ran a perspektivních nových nanomateriálů
Kozlíčková, Hana ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Zajíčková, Lenka (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá studiem toxicity vybraných komerčních antimikrobiálních krytů ran (StopBac STERILE, obsahující ionty stříbra a Traumacel Biodress Disinfect, obsahující chlorhexidin) a antimikrobiálního nanomateriálu, poskytnutého laboratořemi CEITEC VUT Brno. V experimentální části práce je popsána příprava tohoto polykaprolaktonového nanomateriálu, na který byla následně deponována vrstva mědi magnetronovým naprašovacím systémem BESTEC (MAGNETRON). Dále byla navržena metoda pro studium cytotoxicity jednotlivých krytů s antimikrobiálními přídavky. Tyto testy byly prováděny in vitro na buněčných kulturách metodou luhování materiálů v laboratořích Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně. Zjistili jsme, že s výjimkou chlorhexidinu, nízké koncentrace účinných látek vyluhovaných z materiálů podporovaly proliferaci studovaných buněk, při vysokých koncentracích docházelo i k cytotoxickým efektům. Byla provedena i analýza jednotlivých materiálů pomocí rastrovací elektronové mikroskopie a energeticky disperzní rentgenové spektroskopie.
|
|
|
Reologické chování roztoků polymeru vhodných pro elektrostatické zvlákňování
Divínová, Nikol ; Voráč,, Zbyněk (oponent) ; Chamradová, Ivana (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá přípravou a charakterizací vodných roztoků polyvinylalkoholu (PVA) vhodných pro elektrostatické zvlákňování. V teoretické části je popsána metoda elektrostatického zvlákňování, včetně parametrů ovlivňujících tento proces. Literární rešerže rovněž obsahuje kapitolu reologie, která se obecně zabývá reologickými vlastnostmi polymerů a zejména pak PVA. V experimentální části je popsána příprava a reologická studie vodných PVA roztoků, které byly následně zvlákněny. Pomocí zobrazovací techniky skenovací elektronové mikroskopie (SEM) byla studována morfologie připravených PVA nanovlákenných vrstev. Sledován je vliv molekulové hmotnosti, použitého rozpouštědla, koncentrace, reologických vlastností, elektrické vodivosti a povrchového napětí roztoků na zvláknitelnost, průměr a morfologii vzniklých vláken.
|
|
|
Advanced preparation of inorganic (ceramic) particles and nanostructures
Šťastná, Eva ; Martinovou,, Lenku (oponent) ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
An electrospinning process was used for bioactive nanofibrous structures preparation. Neat polycaprolactone nanofibres and polycaprolactone nanofibres containing hydroxyapatite nanoparticles were successfully prepared via electrospinning and characterized using scanning electron microscopy. Mechanical properties of the nanofibres were analyzed using uniaxial tensile strength test. Results of the testing showed strong influence of the nanofibres direction alignment and nanoparticles presence on the mechanical properties of the prepared structures. The direction alignment contributed to higher elastic modulus and failure stress regardless the presence of the hydroxyapatite nanoparticles in the structure. However, the direction alignment considerably reduced failure strain of the structure. An interesting phenomenon occurred by the composite nanofibres – the influence of the hydroxyapatite particles was more distinct by the random fibres (they worsened failure strain and failure stress of the random composite fibres) but the hydroxyapatite particles did not have such strong effect on the parallelly aligned fibres. The samples were then modified by surface low-temperature plasma treatment to improve biological properties of the nanofibres. Change of the nanofibres surface characteristics was examined by contact angle measurement by sessile drop method and by XPS spectroscopy. The contact angle measurement showed that the plasma treatment considerably increased structures hydrophilicity – was unmeasurable. The XPS analysis explained the effect of the plasma treatment on microscopical scale – the plasma treatment had affected only polymer constituent of the treated structure, the hydroxyapatite nanoparticles remained intact. Selected prepared structures were biologically tested. Test in simulated body fluid proved high bioactivity of the polycaprolactone/hydroxyapatite composite nanofibres through precipitation of calcium phosphates phases on the composite structures. Following in-vitro tests using living cell cultures (ISO 10993-5 and WST-8 test) proved beneficial influence of the hydroxyapatite in the structure and of the surface plasma treatment when bioactivity of the plasma treated composite structures increased 1.5 times compared to the neat as-spun polycaprolactone fibres.
|
host ::
RSS.