|
|
Vliv strukturních a procesních parametrů na vlastnosti polymerních nanokompozitů
Zárybnická, Klára ; Žídek, Jan (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Cílem této práce je studium strukturních a procesních parametrů, které řídí disperzi nanočástic v roztocích polymerů, aby bylo možno připravovat na míru polymerní nanokompozity s požadovaným prostorovým uspořádáním nanočástic. V práci se řeší především vliv různých komponent jako jsou polymerní matrice, nanočástice a rozpouštědla, ve kterých dochází k mísení matrice a nanočástic. Použité komponenty mají vliv na výsledný disperzní stav částic a tím jsou ovlivněny i vlastnosti zkoumaných materiálů jako je například teplota skelného přechodu, tuhost materiálu a reologické vlastnosti.
|
|
|
Cellulose Nanofibers and Aerogel Materials
Salajková, Michaela ; Kalfus, Jan (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
This thesis deals with preparation and characterization of new microfibrillated cellulose/multi-walled carbon nanotubes (MFC/MWCNTs) composite materials. Three different pre-treatment methods were used in order to disperse MWCNTs in water. The effect of different pre-treatments on the quality of MWCNTs suspension was studied. Composite films containing MFC and MWCNTs were prepared, and their mechanical and electrical properties and morphology were characterized. MWCNTs suspensions were characterized by UV-VIS spectroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), and Thermogravimetric analysis (TGA). Electrical properties of MFC/MWCNTs composite films were measured by Keithly Electrometer/High Resistivity Meter. For characterization of mechanical properties, tensile test was performed using Miniature Materials Tester. The morphology of the composite films was observed using SEM. Any significant effect of MWCNTs on mechanical properties wasn´t found. Concerning the surface resistivity data, typical percolation behaviour was revealed, indicating conductive composite material was successfully prepared. However, the surface resistivity values differ significantly between the top and bottom sides of the composite films. These results suggested that the preparation process for the composite materials and the compatibility between MFC and MWCNTs need to be improved.
|
|
|
Reologie hydrogelů kolagenu a jeho nanokompozitů
Voldánová, Michaela ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce směřuje k fenomenologickému popisu reologického chování čistého kolagenu I i jeho nanokompozitů s příměsí hydroxyapatitu ve čtyřech koncentracích. Měření bylo prováděno na reometru v konfiguraci kužel – deska pro rozsah smykových rychlostí od 0 s-1 do 100 s-1 za definovaných podmínek. Při teplotě 4 °C je kolagen ve vzorcích o daném složení rozpuštěn, zachovává si zde svůj nativní charakter a prekurzory hydrogelů setrvávají v kapalném stavu. Zahříváním vodného roztoku kolagenu o neutrálním pH dochází k spontánnímu procesu zesítění do fibrilárních struktur. Při 37 °C fibrily dorůstají do struktury gelu, ovšem rychlost jeho vzniku je závislá na obsahu kolagenových vláken. Naměřená data jsou zpracována ve formě tokových a viskozitních křivek, z nichž je vyhodnoceno a porovnáno reologické chování vzorků či strukturální a transformační změny jako odezva na mechanické zatížení a změnu teploty. Tyto poznatky mohou být využity při manipulaci s hydrogely. Obecně mohou posloužit jako základ pro další výzkum kolagenu, jeho interakcí s HAP a faktorů ovlivňujících jejich stabilitu či účinnost.
|
|
|
Hybridní biopolymerní kompozity pro 3D tiskové aplikace
Menčík, Přemysl ; Bakoš, Dušan (oponent) ; Dzik, Petr (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Předkládaná práce popisuje termické a mechanické chování změkčených bio-plastů a bio-kompozitů se zaměřením na použití v 3D tisku. Zkoumán byl vliv chemické struktury změkčovadla na bázi derivátů kyseliny citronové na termické a mechanické vlastnosti vzorků změkčené polymerní směsi poly-3-hydroxybutyrátu a kyseliny polymléčné. Vliv změkčovadla na polymerní matrici a jejich vzájemná kompatibilita byla posuzována rychlostí zamísení změkčovadla do taveniny, respektive rychlostí migrace změkčovadla ven z materiálu za zvýšené teploty. Pomocí modulované diferenciální skenovací kalorimetrie byl sledován vliv struktury změkčovadla na teplotu skelného přechodu a krystalizační kinetiku změkčeného materiálu. Sledováno bylo také chování materiálu při 3D tisku. Pomocí tahové zkoušky byly stanoveny mechanické vlastnosti tištěných těles, především jejich tažnost. Nejvyšší efekt změkčení byl pozorován za použití změkčovadla tributylcitrátu, kdy bylo dosaženo poklesu teploty skelného přechodu o a zvýšení tažnosti o 150 % oproti neměkčené referenci. Takto změkčená polymerní směs vykazovala i dostatečné 3D tiskové vlastnosti a byla využita jako matrice pro kompozity v další části práce. Kompozity byly plněny kaolinem, vápencem, halloysitem, sráženou silikou, mastkem, hydroxidem hořečnatým a sekaným lněným vláknem. U kompozitů byla sledována distribuce částic pomocí skenovací elektronové mikroskopie v závislosti na použití povrchové úpravy plniva. Pomocí viskozimetrie a diferenciální skenovací kalorimetrie byl u kompozitů sledován vliv plniva na reologické chování, krystalizační kinetiku a termickou stabilitu kompozitů. Jejich mechanické vlastnosti a teplota průhybu při zatížení byly sledovány na tělesech připravených 3D tiskem. Kaolin vykazoval v kompozitním materiálu homogenní distribuci částic a zanedbatelný vliv na termickou stabilitu a nukleaci matrice. Kaolinem plněný kompozit navíc vykazoval oproti neplněné referenci o 18 % menší warping při tisku, proto byl kaolin vyhodnocen jako vhodné plnivo pro bioplastové kompozity určené pro 3D tisk a tento kompozit je využíván v další kapitole práce. Pro kompozitní vzorky připravené 3D tiskem byla popsána metoda matematické predikce modulu pružnosti. Kompozity plněné jedním typem plniva - kaolinem, nebo vápencem, respektive kombinací obou plniv byly zkoumány na základě úpravy mikromechanického modelu Halpin-Tsai semiempirickou multiparametrickou Černého rovnicí. Pro kompozity s hybridním plněním je prezentována aditivní a kombinační metoda výpočtu modulu pružnosti. Zavedenou korekcí byla snížena odchylka naměřené a teoretické hodnoty modulu pružnosti kompozitu plněného kaolinem z 21 % na 1 % a kompozitu plněného kaolinem a vápencem z 13 % na 9 %. Tímto přístupem je možno předpovědět modul pružnosti materiálů ze vzorků připravených 3D tiskem.
|
|
|
Vliv radiačního síťování PA na jeho termomechanické vlastnosti
Mikel, David ; Tocháček, Jiří (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
V této bakalářské práci byl studován vliv ionizujícího záření na termomechanické vlastnosti polyamidu vyztuženého skelnými vlákny. Ionizující záření způsobilo pokles krystalinity, teploty tání a krystalizace polyamidu. Pevnost v tahu a modul pružnosti v tahu rostly v důsledku ozáření, zatímco tažnost klesala. Rázová a vrubová houževnatost za laboratorní i snížené teploty nejdříve rostly s dávkou záření a po dosažení maxima pro vyšší dávky záření klesaly. Teplota průhybu při zatížení s rostoucí dávkou záření nejdříve významně rostla a po dosažení maxima došlo u vyšších dávek záření k poklesu. Na základě naměřených vlastností zkoumaného materiálu byla zvolena optimální dávka záření. Radiační síťování je vhodnou technologií zvyšující tvarovou stálost za tepla polyamidu vyztuženého skleněnými vlákny.
|
|
|
DEFORMATION BEHAVIOR OF NANO/MICRO REINFORCED PMMA
Recman, Lukáš ; Nezbedová, Eva (oponent) ; Kučera, Jaroslav (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
The effect of particle size on magnitude of modulus and the post-yield response is highlighted. It is shown that both regions show a pronounced particle size dependence. The object of this work is to correlate a number of experimental facts and theoretical considerations regarding the mechanism of elastic and plastic deformation of amorphous polymers in general and of glassy PMMA particularly. Deformation behavior of PMMA filled with spherical particles will be observed in elastic and plastic region. The effect of particle size dependence on the modulus and strain hardening response was observed. The interpretation of reinforcing effect in nanocomposites is building up with the concept of immobilization, the nanoparticles show significant affect on the molecular dynamics and the kinetics of the disentanglement. While for the modulus measurement a large extent of data were published trying to interpret the observed trends, the strain-hardening region is somehow omitted. In an elastic region, the structure of the material maintains the same as prepared, but after passing the yield point, the primary structure is destroyed. It is shown that incorporation of the nanoparticles yields to the increase of strain hardening slope and that this slope is in a good correlation with Guth-Gold equation. It is assumed that the particles can serve as physical crosslinks yielding to physically denser entangled network.
|
|
| |
|
|
Polymeric metamaterials with advanced mechanical properties
Štaffová, Martina ; Lehocký,, Marian (oponent) ; Kotoul, Michal (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Thesis deals with 3D printed polymeric auxetic structures with an emphasis on their mechanical performance. Different designs of auxetic re-entrant cell architectures were used to enhance mechanical properties, especially the energy-absorption-to-weight ratio under compressive loading. The lattice structures were 3D printed by vat photopolymerization masked-stereolithography technique. A novel tool for the complex characterization of 3D printed bodies was developed and systematically demonstrated employing a commercial free-radical photopolymerization resin. The method relies on superimposed static and oscillatory mechanical test combining the heat deflection temperature (HDT) measurement with the dynamic mechanical analysis (DMA) in a single test for fast and reliable characterization of parameters determining the curing behavior of the photopolymer. The influence of printing conditions and post-curing time was investigated to elucidate their effects on residual stresses in 3D-printed cellular bodies. The auxetic architectures were printed using flexible and stiff resins, and the effect of porosity, cell size, and structural gradients was investigated. The results were evaluated from a structural and material point of view, comparing materials above and below Tg. The best energy-absorbing performance was found in a biaxially graded structure with a center-wise location of the highest local porosity. The presented data contribute to a fundamental understanding of the effects of lattice architecture on the deformation response of auxetic structures and identifies routes for structurally tuning the auxetic structures mechanical performance. In addition, the results demonstrate the versatility offered by additive manufacturing techniques in physically realizing complex nature inspired structural architectures.
|
|
|
Vliv nanočástic na polymerní řetězce v roztoku.
Bayer, Adam ; Chamradová, Ivana (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Vysoký měrný povrch použitých nanočástic a jejich srovnatelná velikost s polymerními řetězci jsou nejdůležitějšími vlastnostmi plniva při přípravě suspenzí nenewtonovského charakteru. Takové struktury mají při různých koncentracích zásadní vliv na reologické chování roztoku polymeru v rozpouštědle. Se zvyšujícím se objemovým zlomkem nanoplniva se vyskytuje u rozpuštěných elastomerů pseudoplastické až dilatantní chování. Diplomová práce studuje vliv koncentrace různých elastomerů (SBR a SEBS kopolymery) a nanoplniva (hydrofobní nanosilika) v roztoku cyklohexanu na reologické vlastnosti.
|
|
|
Stability of cross-linked collagen
Součková, Gabriela ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Theoretical part of this bachelor thesis is based on general information about collagen, most common fibrous protein in body, collagen cross-linking; leading to its better mechanical and chemical properties; and widely used crosslinking agents, mainly based on 1-ethyl-3-(3 dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC). Furthermore it deals with several methods of quantifying EDC in aqueous solutions. Experimental part is concerned with the determination of EDC remained in water used for washing samples in order to purify them after the cross-linking. The goal is to find out if used washing method is adequate enough for certain application or if it needs some adjusting. Even if EDC is practically non-toxic, it provides side effects on colour of the collagenous material after the sterilization by irradiation. Since it has not been found in the literature what specific amount of EDC can stay in a sample or if it is necessary to be completely washed out. According the state-of-the-art, it is difficult to assessed if the washing method is sufficient or not. Moreover, there are also other side products of cross-linking collagen in the final collageneous products that have to be taken into account. However, the aim of this bachelor thesis is to evaluate washing EDC from the collagenous sample only. As for cross-linking method, three concentrations of EDC followed by washing samples for different periods of time were used. Following this method, 48 samples were prepared and three times measured using UV-VIS colorimetric assay. As a result it was found out that for commonly used concentration of cross-linking agent (50 mmol.l-1 of EDC) it is sufficient to wash samples for 30 min in solution of disodium phospnonate (Na2HPO3) followed by washing with water 4 times for 15 min with changing the water at each step. After these steps, the concentration of EDC in washing water was reduced up to 1 mol.l-1. For lower concentrations of cross-linking EDC solution it is sufficient even shorter washing time. Considering the preliminary results of this bachelor thesis, further investigation dealing with this topic should follow.
|
host ::
RSS.