|
|
Flexible nanofiber separator based on a zinc metal-organic framework
Pisarenko, Tatiana ; Holečková, Jana
In this paper, a flexible composite of polyvinylidene fluoride (PVDF) and zinc-based metal-organic frameworks (MOF) was successfully designed and synthesized. This material can serve as a separator or active filter to trap gases or heavy metals in wastewater such as uranium. The fabricated sample is in the form of a nanofiber mat with doped MOFs created by electrospinning. The results show successful incorporation of MOF nanoparticles in the fibers. Measurement was performed using scanning electron microscopy, Raman spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. Novel PVDF@Zn-MOF nanofibers is a promising material that can have a great impact in the field of water treatment and solve environmental questions in developing countries.
|
|
|
Analýza a ověření metody měření průtoku krve v cévní protéze pomocí triboelektrických materiálů
Hanák, Tomáš ; Tofel, Pavel (oponent) ; Holcman, Vladimír (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zaměřuje na problematiku triboelektrických nanogenerátorů (TENG) a možnosti využít je jako zdroje energie získané pohyby cévní protézy, a tím analyzovat průtok krve cévní protézou. První část práce se věnuje literární rešerši v oblasti kardiovaskulárního systému. Dále se práce věnuje problematice cévních náhrad, analyzuje různé typy a výrobu cévních protéz a zkoumá možnosti integrace triboelektrických generátorů na tyto protézy. Také se zabývá otázkou kompatibility materiálů a optimalizací spojení mezi cévní protézou a TENG za účelem efektivního sběru energie. Práce se zaměřuje na metody elektrické charakterizace TENG implantátů, zahrnující přístupy k měření generovaného proudu a napětí. Jsou rozebrány různé typy těchto kontaktů a jejich elektrické vlastnosti. V praktické části práce jsou navrženy a vytvořeny typy triboelektrických nanogenerátorů. Jsou zobrazeny a znázorněny elektrické odezvy jednotlivých triboelektrických nanogenerátorů, nanesených na cévní protéze, na stimulaci mechanickým namáháním stěny protézy.
|
|
|
Příprava a charakterizace vláknitých vrstev pomocí elektrostatického zvlákňování pro piezoaplikace
Svobodová, Anežka ; Kaštyl, Jaroslav (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá přípravou a charakterizací kompozitních vláknitých vrstev na bázi PVDF připravených pomocí elektrostatického zvlákňování. Jako plniva byly použity keramické částice TiO2, BaTiO3 a BCZT. Vlákna byla připravena s obsahem 10, 20, 30, 40 a 50 % těchto částic a následně byly charakterizována jejich morfologie, zastoupení piezoaktivních fází a dielektrická charakteristika. Byl ukázán vliv přítomnosti částic na průměr vlákna a na podíl krystalinity polymeru. Velikost částic významně ovlivnila jejich distribuci ve vláknech. Piezoelektrické částice dále ovlivnily obsah elektroaktivních fází beta a gamma. Nejvyšší podíl elektroaktivních fází byl stanoven u vláken plněných BaTiO3, který dosahovala až 98 %. U vlákenen s BaTiO3, byly dále naměřeny hodnoty dielektrické konstanty, které dosahovaly oproti předpokladu nižších hodnot díky vysoké porozitě připravených vláken. Připravená vlákna lze považovat za perspektivní nejen pro piezoaplikace, proto bude dále studována optimalizace jejich přípravy a měření elektrických charakteristik.
|
|
|
Characterization of PVDF material in nanoscale resolution
Pisarenko, Tatiana ; Dallaev, Rashid (oponent) ; Sobola, Dinara (vedoucí práce)
This work deals with the characterization of nanofibers based on polyvinylidene fluoride. The focus is on the piezoelectric properties of the fiber, which are studied by piezoelectric force microscopy. Thus, two types of different samples were measured, which differed in the fabrication parameters. The differences in the fibers in their phase composition were also investigated using Raman spectroscopy and Fourier-transform infrared spectroscopy. Chemical analysis of the surface and its state was performed using X-ray photoelectron spectroscopy. The different arrangement of the nanofibers together with their cross-section was observed by a scanning electron microscope using focused ion beam. The wettability and contact angle of the surface of the samples with demineralized water were also examined. It was found that the higher speed of the roller during the electrospinning process has a very significant effect on their arrangement and thus on the parameters affecting the formation of the piezoelectric effect and other material properties.
|
|
|
Elektrospřádaná vlákna na bázi PVDF a nylonu
Černohorský, Petr ; Sobola, Dinara (oponent) ; Papež, Nikola (vedoucí práce)
Polymerní nanovlákna využívané pro konstrukci triboelektrického nanogenerátoru (TENG) a piezoelektrického nanogenerátoru (PENG) jsou nové a perspektivní technologie pro získávání energie. Díky generování elektrické energie na základě mechanického pohybu (deformace) mohou tato vlákna najít uplatnění v oblasti samonapájených elektronických zařízení. V této práci byly pomocí elektrostatického zvlákňování připraveny tři nanovláknité struktury materiálů: čistý polyvinylidenfluorid (PVDF), čistý polyamid-6 (PA6) a jejich mísená kombinace PVDF/PA6. Pro studium vlastností nanovláken byly použity nedestruktivní analýzy jako Ramanova spektroskopie, FTIR, XPS a pozorování pomocí elektronového mikroskopu. Analýzy potvrdily pozitivní vliv elektrostatického zvlákňování polymerů na podporu tvorby vysoce polární krystalické -fáze u PVDF a , –fáze u PA6. Uspořádání struktury nanovláknitého materiálu a jejich defekty byly pozorovány rastrujícím elektronovým mikroskopem (SEM). Dále u materiálů byl měřen kontaktní úhel smáčivosti kapaliny na povrchu a bylo provedeno měření permitivity pro sledování dielektrických vlastností. Popsané výsledky činí mísený materiál PVDF/PA6 velice perspektivním pro další zkoumání v oblasti nanogenerátorů a funkčních textilů.
|
|
| |
|
|
Měření parametrů piezo energy harvesterů
Kunz, Jan ; Novák,, Martin (oponent) ; Hadaš, Zdeněk (oponent) ; Beneš, Petr (vedoucí práce)
Tato disertační práce se zabývá měřením parametrů piezoenergy harvesterů, zejména měřením jejich účinnosti. V první části práce jsou shrnuty důležité metriky pro jejich srovnání a přehled existujících měřicích systémů pro měření výkonových parametrů harvesterů. Měření účinnosti harvesterů je z důvodů komplikovaného měření příkonu zjednodušováno a účinnost harvesterů se počítá z jeho parametrů. Tento způsob nicméně není přesný, protože zanedbává mechanické ztráty, a má velkou nejistotu měřeni. Z tohoto důvodu je hlavním cílem práce najít způsob, jak přímo změřit příkon harvesteru a tak změřit jeho účinnost dle definice, tedy včetně mechanických ztrát. Na základě analýzy toku výkonů ve výkonovém řetězci harvesteru byl nalezen způsob, jak tohoto cíle dosáhnout. Poté jsem vytvořil automatizovaný měřicí systém, který umožňuje měřit výkonové parametry harvesterů a také jeho účinnost včetně stanovení nejistot měření. V poslední části jsou porovnány výkony, parametry a zejména oba druhy účinnosti pro komerčně dostupné harvestery. Dle předpokladů vychází hodnoty účinnosti dle definice menší než v případě její zjednodušené verze. Nicméně tento poměr se pro různé typy harvesterů velmi liší, u PZT harvesterů je nová účinnost přibližně třetinová, ale v případě PVDF harvesterů je pouze setinová. Tento výrazný rozdíl ukazuje, že různé typy harvesterů mají velké rozdíly v mechanických ztrátách, tento rozdíl až dosud nemohl být měřen a tak zůstával opomíjen.
|
|
|
Design of tester of piezoelectric PVDF layers
Sijková, Simona ; Rubeš, Ondřej (oponent) ; Hadaš, Zdeněk (vedoucí práce)
The diploma thesis deals with a design of a tester device, a selection and verification of a suitable method for comparing the piezoelectric properties of tested PVDF samples. In the introduction, a basic overview of the theory is important to understand the issue and the various branches of use of PVDF in the field of energy harvesting. The tester device includes a unimorph piezoelectric cantilever beam with tip mass, whose properties are described by three models: a model with N degrees of freedom reduced to one degree of freedom (NDOF), a single degree of freedom model (SDOF), both created in Matlab and a model for verifying results in FEM ANSYS Workbench program. The voltage time response and the voltage frequency response of the models is compared with each other. For two different PVDF samples, the voltage response to harmonic excitation is measured using a tester device, and the piezoelectric properties of one of them are determined using the NDOF and SDOF models.
|
|
|
Vývoj nanovláknového PVDF senzoru
Klásek, Matyáš ; Tofel, Pavel (oponent) ; Hadaš, Zdeněk (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá využitím nanovláken PVDF jako aktivní vrstvy vytvářející elektrický signál ve snímači. V práci je popsán PVDF a elektromechanické jevy, které s ním souvisejí. Je provedena rešeršní studie dosavadních aplikací nanovláken, na základě které je navržen snímač událostí využívající triboelektrický jev a elektrostatickou indukci. Dále je experimentálně ověřena elektrická odezva vrstev a vytvořen a implementován algoritmus sloužící k detekci a počítání napěťových pulzů. Nakonec je navržen způsob integrace snímače do kolejiště za účelem detekce průjezdu vlakových náprav.
|
|
|
Měření parametrů energy harvesterů
Kašpárek, Ondřej ; Pikula, Stanislav (oponent) ; Kunz, Jan (vedoucí práce)
V posledních letech se výkonové výstupy piezoelektrických energy harvesterů zvýšily natolik, že konkurují jiným typům energy harvestingu, a proto je nutná jejich dostatečná parametrizace. Pomocí dvou vytvořených systémů měření při silovém působení byly parametrizovány čtyři piezoelektrické PVDF fólie – DT1-028KL, DT1-052K, DT2-028K a LDT2-028K od SENZOR SOLUTIONS TE Connectivity. Výkonové výstupy fólií se pohybují v nW při zatížení harmonickým signálem síly o amplitudě 3 Nrms a přenesené energie při impulzu síly o velikosti 300 N se pohybují od stovek do desetin fJ. Dále byly určeny hodnoty činitele jakosti, rezonanční frekvence, optimálního odporového zatížení a stability maximálního výkonu.
|
host ::
RSS.