|
|
Preparation of thin wall ceramic hollow fibers by dip-coating
Gockert, Radek ; Maca, Karel (oponent) ; Salamon, David (vedoucí práce)
This master thesis deals with the production of ultrathin ceramic hollow fibers by dip-coating. Preparation of ceramic hollow fibres is nowadays limited by dimension of outer and inner diameter. Application of dip-coating for preparation of ultrathin hollow fibers is new and technologically demanding process that requires the choice of a suitable sacrificial template, while mastering the control of coating parameters. The basic materials selected with high application potential are hydroxyapatite and titanium dioxide. Self-supporting hollow fibers with wall thickness below 1 m were successfully prepared from both materials. Furthermore, dip-coating process of thin sacrificial templates was described. This method is unique because it allows the production of ultrathin ceramics fibers with an outside diameter below 100 m and a wall thickness below 1 m.
|
|
|
Tvarování hydroxyapatitu na mikro úrovni pro přípravu kostních náhrad
Pejchalová, Lucie ; Novotná, Lenka (oponent) ; Salamon, David (vedoucí práce)
Vhledem k celosvětovému stárnutí populace, dochází k častější potřebě opravy pohybového aparátu. V některých případech je proto nutno přejít v konečné fázi k implantaci kostní náhrady. Nejčastěji je pro svoji biokompatibilitu a bioaktivitu využíván hydroxyapatit, který je v kostech přirozeně zastoupen. Využití hydroxyapatitu jako materiálu pro kostní náhrady je omezeno mechanickou stabilitou v porézních systémech. Metoda, při které bylo dosaženo nejlepšího poměru mechanické stability a porozity, se nazývá freeze – casting. Tato metoda využívá tvorbu ledu (v případě vodných suspenzí) ke tvorbě lamelární struktury během kontrolovaného mražení. Dalším krokem je odstranění ledových krystalů lyofilizací. Následně je výsledná porézní lamelární struktura zpevněna slinutím. Změnou složení suspenze nebo podmínek mražení lze dosáhnout různé mezilamelární vzdálenosti, spojení lamel a porozity. V této práci byly připraveny keramické suspenze v objemovém zastoupení hydroxyapatitu 7,5 %, 10 %, 15 % a 20 %, které byly použity při přípravě porézních kostních náhrad metodou freeze – casting. Během mražení byla do struktur implementována 3D mřížka, která posloužila jako šablona pro síť kanálků (v průměru cca 800 mikrometrů). Po lyofilizaci byly následným ohřevem odstraněny z materiálu organické látky, včetně 3D mřížky. Výsledná biokeramická struktura dosáhla porozity víc než 90 % a velmi dobrého poměru mechanické stability a porozity. Implementace 3D mřížky se ukázala být vhodnou metodou pro kontrolovanou tvorbu kanálků s dostatečným rozměrem, sloužící k zvýšení bioaktivity materiálu.
|
|
|
Growth of 3D Structures Induced by Electron Beam on Ceramic Substrates
Bukvišová, Kristýna ; Čechal, Jan (oponent) ; Salamon, David (vedoucí práce)
Irradiation of a sample surface by the electron beam is known to cause structural changes. One type of these changes is vertical growth of 3D structures on surface of ceramic materials. In the thesis, the conditions necessary for such processes are analysed. A calculation of heating effect of the electron beam is conducted, since a temperature rise can trigger several surface changes. Impact of various e-beam parameters on the growth of 3D structures is investigated. Changes of volume and dimensions of the structures related to the beam parameters are studied using the AFM. The estimated temperature increase is in range of units or maximally tens of K. Significant volumetric growth rate is observed at low voltages and currents. Height of the grown structures can reach 100 nm per minute and depends inversely on beam current.
|
|
|
Design of nuclear ceramic materials with enhanced thermal conductivity
Roleček, Jakub ; Katovský, Karel (oponent) ; Salamon, David (vedoucí práce)
Uranium dioxide (UO2) is the most common fuel material used in commercial nuclear reactors. The main disadvantage of UO2 is its low thermal conductivity, and large amount of heat generated during the fission in nuclear reactor creates a large temperature gradient in the UO2 fuel pellet. This temperature gradient induces large thermal stress, which leads to fuel pellet cracking. These cracks help to the release of fission product gases after high burnup. The formation of cracks and increase fission gas generation leads to a considerable reduction of fuel pellet durability. This thesis deals with the issue of increasing the thermal conductivity of the UO2 nuclear fuel on model material (CeO2). In this work are studied similarities of the CeO2 and UO2 behavior during conventional sintering and spark plasma sintering. The concept of thermal conductivity enhancement deal with incorporation of high thermal conductivity material – silicon carbide (SiC) into the CeO2 pellets. Silicon carbide is expected to increase the heat flow out of the fuel pellet, and thus increasing the CeO2 thermal conductivity. Similarities of SiC behavior in the CeO2 matrix and SiC behavior in the UO2 matrix reported in literature are also discussed in this work.
|
|
|
Získání 3D informací o struktuře vyvíjeného materiálu Si3N4 pro válcovávání legovaných drátů
Lövy, Vít ; Salamon, David (oponent) ; Chlup, Zdeněk (vedoucí práce)
Diplomová práce se věnuje využití metody 3D EBSD rekonstrukce pro analýzu keramického materiálu nitridu křemíku, určeného na válcovací stolice pro tažení drátů. Díky aplikaci této metody je možné zrekonstruovat zrnovou strukturu v daném objemu a stanovit základní mikrostrukturní parametry. V této práci je kladen důraz na vývoj vhodného postupu pro 3D rekonstrukci struktury tohoto materiálu. Zevrubně jsou popsány jednotlivé kroky od přípravy vzorku ze zkoumaného materiálu, přes nastavení parametrů analýzy až po vyhodnocení a vizualizaci zrnové struktury. Byl navržen zatím nepoužívaný tvar vzorku, který vede ke kvalitnějšímu a rychlejšímu pozorování a tím usnadňuje výslednou mikrostrukturní analýzu keramických materiálů. V této práci jsou také popsány parametry rekonstrukce, jakými jsou geometrie sestavy použité v mikroskopu bez nutnosti mechanického natáčení vzorku, či vliv zvodivění povrchu pomocí in-situ naprašování kovové vrstvy, nebo nastavení elektronového a iontového svazku. Dále jsou popsány dvě možnosti použití softwaru použitých pro výslednou generaci 3D informací o struktuře a posouzení jejich výhod a nevýhod. U zpracování dat 3D struktury materiálu je také posuzován vliv nastavení filtrace a dalších parametrů a jejich vliv na výsledné strukturní parametry.
|
|
|
Studium vývoje mikrostruktury pokročilých keramických materiálů v poslední fázi slinování
Hrubý, Jan ; Salamon, David (oponent) ; Maca, Karel (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem vývoje mikrostruktury v poslední fázi slinování dvou keramických materiálů na bázi ZrO2 (tetragonálního ZrO2 dopovaného 3 mol% Y2O3 a kubického ZrO2 dopovaného 8 mol% Y2O3). Pro jejich slinování bylo použito konvenčního, mikrovlnného a SPS slinování. U slinutých materiálů byla hodnocena jejich dosažená relativní hustota a střední velikost zrn. Bylo zjištěno, že použité nekonvenční metody slinování umožňují v krátké době připravit keramický produkt se zlepšenou mikrostrukturou ve srovnání s konvenčním slinováním.
|
|
|
Syntéza feroelektrických a dielektrických keramických kompozitních materiálů
Čípová, Eva ; Salamon, David (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
Tématem diplomové práce je příprava feroelektrických a dielektrických kompozitních materiálů, konkrétně se práce zabývá přípravou barium stroncium titanitu (BST). V teoretické části jsou popsány možnosti syntéz BST prášků a jejich další zpracování. Experimentální část se věnuje precipitační syntéze barium stroncium titanitu, připravené prášky byly charakterizovány z hlediska morfologie a fázového složení. Dále bylo pro přípravu hutné keramiky využito beztlakého slinování a izostatického lisování za horka (HIP). Sol-gel precipitační syntézou byly připraveny čisté BST prášky, které byly tvarovány a slinovány. Nejvyšší hustoty byly dosaženy při slinování zpomaleným cyklem (pomalé nárůsty teplot a prodleva během slinování) a doslinováním pomocí HIP.
|
|
|
3d shaping of UV curable ceramic feedstock
Mišák, Jiří ; Salamon, David (oponent) ; Graule, Thomas (vedoucí práce)
The aim of this study was the development of printable, UV curable colloidal pastes for 3D robotic deposition of complex ceramic fibre networks. Additionally, shaping techniques of printed structures have been demonstrated. Printable and functional ceramic pastes based on hydroxyapatite have been successfully developed from UV curable compositions. Complex printed ceramic fibre networks and multilayers as well as enhancement of the fibre surface quality have been realised. It has been found that the control of particle-monomer/oligomer-surfactant interactions is essential to achieve printable pastes with adequate rheological properties. Using linear and cross-linking UV curable oligomers as dispersion media, very flexible structures result after UV curing. All printed, cured and additionally shaped structures have been transformed to macroscopic ceramics via thermal debinding and sintering without cracks or delamination between the layers. This has been achieved by using argon atmosphere during curing to prevent oxygen inhibition. The 3D robotic deposition in combination with UV curing is a novel and promising technique to produce complex functional ceramic structures. In this work, the benefits from the combination of 3D robotic deposition and UV solidification have been demonstrated in a new way by using cured and flexible 2 layer structures for folding processes, which lead to 3D structures that are very difficult or impossible to achieve with the employment of just direct 3D robotic deposition. On the basis of this research, versatile theory about preparing ceramic pastes for 3D robotic deposition of complex structures for various applications can be deduced.
|
|
|
Tvarování biokeramiky metodou povlakování namáčením
Gockert, Radek ; Částková, Klára (oponent) ; Salamon, David (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá popisem základních tvarovacích metod biokeramických materiálů, speciálně popisem metody povlakování namáčením. Následně experimentální část prezentuje použití této metody k přípravě keramických mikro jednotek z hydroxyapatitu, obsahujících mikro kanálek vhodných pro transport médií v živé tkáni. V rámci této metody také popisuje možnosti modifikace tohoto procesu pro tvorbu kapek a stabilního filmu. V následném slinovacím procesu dává do souvislosti vliv teploty a kalcinaci výchozího prášku na výslednou mikrostrukturu, konkrétně porozitu a velikost zrna. V rámci práce byly připraveny mikro jednotky z hydroxyapatitu o velikosti od 50 µm do 1 mm s různou porozitou a velikostí mikro kanálku.
|
|
|
Rychlé slinování pokročilých keramických materiálů
Prajzler, Vladimír ; Salamon, David (oponent) ; Maca, Karel (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá rychlým slinováním pokročilých keramických materiálů, a to tetragonálního ZrO2 a Al2O3 v konvenční odporové peci. Tento přístup je umožněn speciální superkantalovou pecí schopnou vyvinout rychlosti ohřevu až 200 °C/min. Rychlým slinováním byly získány vzorky s relativní hustotou vyšší než 93 % u ZrO2, resp. 97 % u Al2O3, a to bez vytvoření trhlin v tělesech. Dosažené relativní hustoty v případě tetragonálního ZrO2 byly vyšší u vzorků s většími póry v keramickém polotovaru. Toto chování je odlišné od konvenčního slinování a vede k úvahám o přenosu tepla zejména radiací.
|
host ::
RSS.