|
|
Adhesion of (Hydro)gel Materials to the Surface – Physico-chemical Description and Biological Concequences
Žibeková, Lucia ; Mravec, Filip (oponent) ; Kalina, Michal (vedoucí práce)
This Bachelor´s thesis deals with study of adhesion of hydrogels materials to the surface. Three biopolymers were selected for this purpose, one of which is psychically cross-linked (agarose) and two are chemically cross-linked (based on sodium alginate cross-linked with Ca2+ and polyvinyl alcohol cross-linked with borax). In the experimental part of the work, adhesion was first examined by a visual method on an inclined plane. The tilt was at different angles (30°, 45°, 90°) where it was observed whether the hydrogel was able to attach to a solid surface or slip down. The agarose was examined in different concentrations from 0.5 wt% to 4 wt% in both methods. Also, the alginate gel was examined at various concentrations with two different cross-linked agent. However, alginate was only used in the visual method because of its inhomogeneity. In contrast, the PVA gel was examined at 10:1 and 4:1 ratios for the both methods. The second method in the experimental part was the tensile test carried out on the Inova apparatus – hydraulic pulsator, and thus the methodology for the study of physical and chemically cross-linked hydrogels was optimized. With increasing concentration of agarose gels, adhesion strength and work increased as well. For PVA gels, the adhesion work was higher, but the adhesive strength remained approximately the same as for the agarose gels.
|
|
|
Návrh řídicího systému pro malý zkušební stroj
Rasocha, David ; Králík, Jan (oponent) ; Věchet, Stanislav (vedoucí práce)
Tato práce se zaměřuje na návrh malého zkušebního stroje pro měření pevnosti materiálů v tahu. Cílem je vybrat vhodný řídicí hardware pro pohonnou jednotku, která disponuje sériovým komunikačním rozhraním. Pohon je realizován pomocí krokového motoru, který má mikrokrokování. Řízení motoru zajistí kontrolér, který komunikuje s aplikací v počítači. Tato aplikace má všechny funkce nutné k plnohodnotnému řízení stroje.
|
|
|
Vláknové výztuže pro polymerní kompozity
Knob, Antonín ; Grégr, Jan (oponent) ; Čech, Vladimír (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá studiem závislosti mechanických vlastností polymerních kompozitů na rozhraní vlákno-matrice pro různé druhy vláken a typ jejich povrchové úpravy. Jako matrice byla použita polyesterová pryskyřice, výztuží byla skleněná a uhlíková vlákna. Vzorek testovaného kompozitu byl tvořen válcovitým polymerním tělískem umístěným na svazku vláken. Pro výrobu kompozitu byla použita vlákna bez povrchové úpravy a vlákna s komerční povrchovou úpravou. Pro posouzení adheze na rozhraní vlákno-matrice bylo použito univerzální zkušební zařízení Zwick.
|
|
|
Computational Simulation of Mechanical Tests of Isolated Animal Cells
Bansod, Yogesh Deepak ; Kučera,, Ondřej (oponent) ; Florian, Zdeněk (oponent) ; Canadas, Patrick (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
A cell is complex biological system subjected to the myriad of extracellular mechanical stimuli. A deeper understanding of its mechanical behavior is important for the characterization of response in health and diseased conditions. Computational modeling can enhance the understanding of cell mechanics, which may contribute to establish structure-function relationships of different cell types in different states. To achieve this, two finite element (FE) bendo-tensegrity models of a cell in different states are proposed: a suspended cell model elucidating the cell’s response to global mechanical loads, such as elongation and compression and an adherent cell model explicating the cell’s response to local mechanical load, such as indentation using atomic force microscopy (AFM). They keep the central principles of tensegrity such as prestress and interplay between components, but the elements are free to move independently of each other. Implementing the recently proposed bendo-tensegrity concept, these models take into account flexural (buckling) as well as tensional behavior of microtubules (MTs) and also incorporate the waviness of intermediate filaments (IFs). The models assume that individual cytoskeletal components can change form and organization without collapsing the entire cell structure when they are removed and thus, can evaluate the mechanical contribution of individual cytoskeletal components to the cell mechanics. The suspended cell model mimics realistically the force-elongation response during cell stretching and the force-deformation response during cell compression, and both responses illustrate a non-linear increase in stiffness with mechanical loads. The simulation results demonstrate that actin filaments (AFs) and MTs both play a crucial role in defining the tensile response of cell, whereas AFs contribute substantially to the compressive response of cell. For adherent cell model, the force-indentation responses at two distinct locations are in accordance with the non-linear behavior of AFM experimental data. The simulation results exhibit that the indentation site dominates the cell behavior and for cell rigidity actin cortex (AC), MTs, and cytoplasm are essential. The proposed models provide valuable insights into the interdependence of cellular mechanical properties, the mechanical role of cytoskeletal components individually and synergistically, and the nucleus deformation under different mechanical loading conditions. Therefore, this thesis contributes to the better understanding of the cytoskeletal mechanics, responsible for cell behavior, which in turn may aid in investigation of various pathological conditions like cancer and vascular diseases.
|
|
|
Optimalizace teploty tváření ložisek za poloohřevu
Hrouzková, Andrea ; Klakurková, Lenka (oponent) ; Doležal, Pavel (vedoucí práce)
Bakalářská práce řeší problematiku optimalizace teploty tvařitelnosti ložiskových ocelí za poloohřevu. Jako experimentální materiál byla zvolena ložisková ocel 100CrMnSi6-4. Cílem práce bylo experimentální stanovení optimální teploty pro tváření ložiskových kroužků za poloohřevu. Experimentální stanovení optimálního rozmezí tvářecí teplot bylo posouzeno na základě výsledků ze zkoušky tahem za zvýšených teplot. Experimentální ověření chování ložiskové oceli za teplot odpovídajících tváření za poloohřevu bylo dále provedeno pomocí pěchovací zkoušky za zvýšených teplot. Experimentální část práce se zabývá i analýzou fázového složení oceli 100CrMnSi6-4 pomocí počítačové simulace a její ověření pomocí metalografického hodnocení.
|
|
| |
|
|
Mechanical Reinforcement of Bioglass®-Based Scaffolds
Bertolla, Luca ; Prof. Dr.-Ing. habil. Aldo R. Boccaccini (oponent) ; Kotoul, Michal (oponent) ; Pabst, Willi (oponent) ; Dlouhý, Ivo (vedoucí práce)
Bioactive glasses exhibit unique characteristics as a material for bone tissue engineering. Unfortunately, their extensive application for the repair of load-bearing bone defects is still limited by low mechanical strength and fracture toughness. The main aim of this work was two-fold: the reinforcement of brittle Bioglass®-based porous scaffolds and the production of bulk Bioglass® samples exhibiting enhanced mechanical properties. For the first task, scaffolds were coated by composite coating constituted by polyvinyl alcohol (PVA) and microfibrillated cellulose (MFC). The addition of PVA/MFC coating led to a 10 fold increase of compressive strength and a 20 fold increase of tensile strength in comparison with non-coated scaffolds. SEM observations of broken struts surfaces proved the reinforcing and toughening mechanism of the composite coating which was ascribed to crack bridging and fracture of cellulose fibrils. The mechanical properties of the coating material were investigated by tensile testing of PVA/MFC stand–alone specimens. The stirring time of the PVA/MFC solution came out as a crucial parameter in order to achieve a more homogeneous dispersion of the fibres and consequently enhanced strength and stiffness. Numerical simulation of a PVA coated Bioglass® strut revealed the infiltration depth of the coating until the crack tip as the most effective criterion for the struts strengthening. Contact angle and linear viscosity measurements of PVA/MFC solutions showed that MFC causes a reduction in contact angle and a drastic increase in viscosity, indicating that a balance between these opposing effects must be achieved. Concerning the production of bulk samples, conventional furnace and spark plasma sintering technique was used. Spark plasma sintering performed without the assistance of mechanical pressure and at heating rates ranging from 100 to 300°C /min led to a material having density close to theoretical one and fracture toughness nearly 4 times higher in comparison with conventional sintering. Fractographic analysis revealed the crack deflection as the main toughening mechanisms acting in the bulk Bioglass®. Time–dependent crack healing process was also observed. The further investigation on the non-equilibrium phases crystallized is required. All obtained results are discussed in detail and general recommendations for scaffolds with enhanced mechanical resistance are served.
|
|
|
Výpočtové modelování mechanických zkoušek izolovaných buněk
Sůkal, Petr ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá výpočtovým modelováním mechanických zkoušek izolovaných buněk, konkrétně jednoosou tahovou zkouškou. Cílem je především napodobení reálného deformovaného tvaru, který známe z experimentu. Nejprve je zpracován popis struktury jednotlivých prvků buňky a jejich analýza z hlediska významu pro mechanické chování. Dále je uveden přehled základních mechanických zkoušek, které jsou prováděny na buňkách. Pro modelování je vytvořen strukturní výpočtový model, který zahrnuje z mechanického hlediska důležité komponenty. Těmi jsou jádro, cytoplazma, membrána a cytoskelet. Kvůli problémům s konvergencí byl model rozdělen na dvě části. V první je řešen zvlášť tvar cytoskeletu a v druhé zvlášť tvar spojitých částí (jádra, cytoplazmy a membrány). U obou těchto dílčích modelů se podařilo dosáhnout deformací odpovídajících experimentu.
|
|
|
Analýza mechanických vlastností bimetalových materiálů s cladovanou vrstvou Inconelu
Sýkora, Milan ; Joska, Zdeněk (oponent) ; Sedlák, Josef (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá analýzou mechanických vlastností bimetalového materiálu s cladovanou vrstvou Inconelu. V teoretické části práce se nachází rozbor zkoumaného bimetalového materiálu, popis mechanických zkoušek a metod hodnocení integrity povrchu, pomocí kterých docházelo ke zjišťování vlastností bimetalového materiálu. Experimentální část se zaměřuje na jednotlivé zkoušky mechanických vlastností materiálu. U každé zkoušky je uveden postup výroby zkušebních vzorků, popis zkušebního zařízení, provedení zkoušek, vyhodnocení získaných dat a na závěr zhodnocení dosažených výsledků.
|
|
|
Vliv krutové předdeformace na lomové charakteristiky při tahovém namáhání
Kupka, Oldřich ; Majer, Zdeněk (oponent) ; Horníková, Jana (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá vlivem krutové předdeformace na lomové charakteristiky při tahovém namáhání oceli 11 375. Krutová předdeformace zapříčiní plastickou deformaci v příčném průřezu zkušebního tělesa. Plastická deformace způsobí jinou odezvu materiálu na tahové namáhání oproti odezvě bez plastické deformace. Vyšetřováno je hladké zkušební těleso a zkušební těleso s vrubem. Rešeršní část práce se zabývá popisem zkoušky tahem a krutem podle příslušných norem. Dále jsou popsány nelinearity, které je nutné uvažovat ve výpočtovém modelu. Následuje popis materiálových modelů v programovém prostředí Ansys, které je použito pro tvorbu výpočtového modelu. Poté je čtenář seznámen s mechanismy porušování materiálu, významem triaxiality napětí a konstrukcí lomového diagramu. První experimentální část práce se zabývá určením materiálových charakteristik oceli 11 375, které slouží jako vstup pro výpočtové modelování. V části práce, která se zabývá výpočtovým modelováním, je cílem získání hodnoty krutové předdeformace takové, aby došlo k plastické deformaci zkušebního tělesa. Pomocí výpočtového modelování je také určeno pole skutečného napětí, pole skutečné deformace a body pro konstrukci lomového diagramu. Během druhého experimentu jsou zkušební tělesa zkroucena podle výstupů výpočtového modelu a následně jsou namáhána tahem až do porušení. Hlavní zjišťovanou veličinou tohoto experimentu je smluvní délkové přetvoření v okamžiku lomu. Závěrem jsou porovnány smluvní tahové diagramy určené výpočtovým modelováním a experimentálním měřením.
|
host ::
RSS.