|
|
The Synthesis and Characterisation of Biocomposite Materials for Potential Application in Medicine
Balgová, Zuzana ; Plešingerová,, Beatrice (oponent) ; Bakoš, Dušan (oponent) ; Palou, Martin (vedoucí práce)
The work is focused on the synthesis and the study of biocomposite materials for potential medical application. The theoretical part is a literature overview focused on different types of biomaterials especially on poly(vinyl alcohol) - hydroxyapatite (PVA/HA) composites. A set of polyvinyl alcohol (PVA) membranes with various weight percent - 0%, 10%, 20%, 30%, 40% and 50% of hydroxyapatite (HA) were prepared. Hydroxyapatite was prepared by precipitation procedure using starting materials of diammonium hydrogen phosphate and calcium nitrate tetrahydrate in water alkaline environment and then mixed with solution of poly(vinyl alcohol), which was prepared by dissolving it in water at 85°C. The different mixtures were casted in a mould and evaporated for 7 days at temperature 30 °C to obtain 0,5 mm thin membranes. The ATR-FTIR spectroscopy was used to identify the different functional groups in composite membranes, XRD testing was carried out to identify crystallized hydroxyapatite. The tensile testing and TGA measurement were realised to find the effect of HA amount on the mechanical properties and thermal stability of the membranes. The in vitro bioactivity tests in Simulated Blood Fluid (SBF) were performed for 2 hours, 7 and 28 days. SEM was used to characterise surface microstructure of biocomposite membranes before and after immersion in SBF. The surface of the tested membranes were analysed to investigate the formation of apatite, the characteristic of bioactivity. It was observed a formation of clusters within membranes with increasing amount of HA particles due to hydrogen bond and also the agglomeration and crystal growth of HA particles during drying of membranes. The bioactivity was found increasing with time immersion of biocomposite materials.
|
|
|
Bio-based composites from agricultural residues and other waste materials
Klímek, Petr
Hlavním cílem této dizertační práce je navrhnout několik typů dřevotřískových desek z alternativních materiálů jako jsou například bioodpady, odpady, zbytky z rostlin apod. Dizertační práce dává ucelený přehled formou literárního přehledu, který se zabývá obdobnou tématikou. V první části, literárná zdroje jsou shrnuty a ekologický, rovněž pak ekonomická diskuze dat zjištěných z literárního přehledu je diskutována. Následně mechanické vlastnosti desek získané z literárního přehledu jsou shromážděny a sumarizovány tak aby daly přehled o tom, které vlastnosti mají být vylepšeny s ohledem na různé typy dřevotřískových desek. Toto objektivní srovnání, běžné pro obor vývoje materiálů, dokázalo, že především dřevotřískové desky ze stonků rostlin, větví dřeva a některých odpadů mohou při určitých podmínkách konkurovat klasickým dřevotrískovým deskám. V další části dizertační práce je uveden vlastní návrh a postup vývoje dřevotřísek ze zdrojů dostupných ve střední Evropě. 16 typů dřevotřísek je vyvinuto ze stonků rostlin: Mužák prorostlý (Silphium perfoliatum), Slunečnice roční (Helianthus annuus), Ozdobnice čínské (Miscanthus x gigantheus) a Topinamburu (Helianthus tuberosus L.). Tyto dřevotřískové desky jsou specifikovány jejich mechanickými vlastnostmi a je specifikován především efekt množství a typu lepidla. Použitý materiál pro výrobu je pak rovněž specifikován chemickým složením a to množstvím celulosy, ligninu a hemicelulosy. Navíc je popsána mikroskopická struktura dřevotřískové desky vyrobené z Ozdobnice čínské pomocí elektronové mikroskopie. V druhé části dizertační práce jsou popsány mechanicaké a fyzikální vlastnisti dřevotřískových desek vyrobených z odpadů a bio-odpadů. Jako první, mechanicaké vlastnosti dřevotřískové desky s třískamy nahrazenými mlátem (odpad pivovarů) jsou specifikovány. Rovněž v tomto případě je mláto specifikováno chemickým složením a to množstvím celulosy, hemicelulóz a ligninu. Mikroskopická struktura desky je pak popsána snímky elektronové mikroskopie. Jako další je vyrobena a zkoumána dřevotřísková deska s čáesticemi nahrazenými PET recyklátem. Předmětem výzkumu je především vliv plasmatické úpravy povrchu PET částic na mechanické vlastnosti desek s jejich přídavkem. V tomto výzkumu, krom standardních zkoušek mechanické specifikace desek a elektronové mikroskopie jejich struktury, elektronová spektrometrie (XPS) a chemiluminescence je použita pro měření chemické aktivity povrchu plasmaticky upravených a neupravených PET částic. Poslední publikace pak popisuje fyzikální a mechanické vlastnosti desek vyrobených z recyklovaného dřeva získaného z okenních rámů. Je zkoumán především vliv obsahu barvou kontaminovaných částic na fyzikální a mechanické vlastnosti desek. S ohledem na praktické výsledky, jedním z nejdůležitějších výsledků je, že desky vyrobené ze stonků rostlin splnily požadavky normy EN 312 pro obecné použití v suchém prostředí. Nevýhodou těchto desek byla nížší pevnot v ohybu. S ohledem na tyto výsledky byla vyvinuta deska, která má povrchovou vrstvu tvořenou smrkovými částicemi a jádro ze z částic získané z rostliny Mužáku prorostlého (Silphium perfoliatum). Díky této kombinaci tat deska má vzhled jako klasická dřevotřísková deska. Rovněž dřevotřísková deska s 10-ti procentní příměsí mláta splnila požadavky normy EN 312 pro obecné použití v suchých podmínkách. Zároveň výsledky elektronové mikroskopie nazančily že pozice mlátových částic je zodpověná za snížní vlastností desek. Elektronová mikroskopie indentifikovala srozdíly struktury i u další desky vyrobené z Ozdobnice čínské, která rovněž splnila minimální standardní požadavky na mechanické vlastnosti. Pro zlepšení lepení částic v kompozitech byla navrhnuta povrchová úprava materiálu plasmou. V prvním pokusu, plasmaticky pravené bukové dřevo bylo lepeno PVAC lepidlem. Výsledky prokázaly, že plasmatická úprava výrazně zvyšuje pevnost lepení dřeva. Z tohoto důvodu, ta samá úprava byla použita na částice PET, které nahradily v určitém poměru dřevo v dřevotřískových deskách. Plasmatická aktivace napomohla zlepšit vlastnosti lepení v kompozicu, jelikož pevnost v tahu kolmo na plochu desky vyrobené z plasmaticky upravených PET částic zůstaly nezměny. S ohledem na obě tyto publikace se můžeme domnívat, že plasmatická úprava částic, může zvýšit mechanické vlastnsoti desek vyrobených z alternativních materiálů. V poslední části dizertační práce bylo dokázáno, že dřevotřísky mohou být vyrobeny z recyklovaného dřeva okenních rámů a jejich vlastnosti jsou stejná jako těch, které jsou vyrobené ze smrkového dřeva. Zajímaostí zde bylo především pak bobtnání desek, která bylo s největší pravděpodobností sníženo díky částicím pokrytých barvou. Toto bylo dokázáno formou mikromechanického hodnocení bobtnání formou optického měření deformací (DIC).
|
|
|
The Synthesis and Characterisation of Biocomposite Materials for Potential Application in Medicine
Balgová, Zuzana ; Plešingerová,, Beatrice (oponent) ; Bakoš, Dušan (oponent) ; Palou, Martin (vedoucí práce)
The work is focused on the synthesis and the study of biocomposite materials for potential medical application. The theoretical part is a literature overview focused on different types of biomaterials especially on poly(vinyl alcohol) - hydroxyapatite (PVA/HA) composites. A set of polyvinyl alcohol (PVA) membranes with various weight percent - 0%, 10%, 20%, 30%, 40% and 50% of hydroxyapatite (HA) were prepared. Hydroxyapatite was prepared by precipitation procedure using starting materials of diammonium hydrogen phosphate and calcium nitrate tetrahydrate in water alkaline environment and then mixed with solution of poly(vinyl alcohol), which was prepared by dissolving it in water at 85°C. The different mixtures were casted in a mould and evaporated for 7 days at temperature 30 °C to obtain 0,5 mm thin membranes. The ATR-FTIR spectroscopy was used to identify the different functional groups in composite membranes, XRD testing was carried out to identify crystallized hydroxyapatite. The tensile testing and TGA measurement were realised to find the effect of HA amount on the mechanical properties and thermal stability of the membranes. The in vitro bioactivity tests in Simulated Blood Fluid (SBF) were performed for 2 hours, 7 and 28 days. SEM was used to characterise surface microstructure of biocomposite membranes before and after immersion in SBF. The surface of the tested membranes were analysed to investigate the formation of apatite, the characteristic of bioactivity. It was observed a formation of clusters within membranes with increasing amount of HA particles due to hydrogen bond and also the agglomeration and crystal growth of HA particles during drying of membranes. The bioactivity was found increasing with time immersion of biocomposite materials.
|
host ::
RSS.