|
|
Počítačové modelování difúzního transportu v hydrogelech
Koláček, Jakub ; Sedláček, Petr (oponent) ; Pekař, Miloslav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zaměřuje na návrh modelů použitelných pro simulaci pohybu částice ve viskoelastickém prostředí v programu COMSOL Multiphysics. Pro návrh těchto modelů byly zvoleny dva přístupy: prvním je návrh geometrie reprezentující porézní strukturu hydrogelů a druhým implementace viskoelasticity s využitím matematického konceptu kontinuálního prostředí. V rámci práce jsou prezentovány dva základní geometrické modely – trojrozměrná periodická mřížka a model koulí v objemu. Dále jsou prozkoumány možnosti implementace zobecněné Langevinovy rovnice do programu COMSOL Multiphysics, a to využitím rozhraní pro vlastní parciální diferenciální rovnice, přidáním další závislé proměnné nebo definováním externí funkce v jazyce C. Vybrané přístupy byly podrobeny hlubší analýze a vzorovým simulacím. Navržené geometrické modely se neukázaly jako vhodné pro simulaci viskoelastického prostředí. Jako nejslibnější se jeví implementace pomocí externí funkce, která nabízí nejvíce možností přizpůsobení a její implementace reflektuje teoretické základy. Součástí práce je i vlastní rozšíření Langevin Dynamics Toolbox pro program COMSOL Multiphysics usnadňující vyhodnocování dat ze simulací a upravený Python skript pro výpočet komplexního smykového modulu z MSD dat.
|
|
|
Hydrogely modifikované amfifilními strukturami
Heger, Richard ; Sedlařík, Vladimír (oponent) ; Kráčalík, Milan (oponent) ; Pekař, Miloslav (vedoucí práce)
Předložená dizertační práce se zabývá vlivem amfifilních struktur na hydrogelové vlastnosti. Přídavky různých amfifilních látek spojené s tvorbou vysoce uspořádaných struktur ovlivňují mechanické, transportní a strukturní vlastnosti hydrogelů. Hlavní inspirací pro tento typ práce byla živá tkáň, přesněji extracelulární matrice, která se hydrokoloidy velmi často mimikuje, a právě její vysoká uspořádanost může za její unikátní vlastnosti. Poznatky získané z této tkáně byly aplikovány do hydrogelových systémů studovaných v této práci. Vhodnými zástupci pro tuto práci byly různě síťované hydrogelové matrice (fyzikálně síťovaná agaróza a želatina, iontově síťovaný alginát a chemicky síťovaná směs polyvinylalkoholu s chitosanem). Tyto hydrogelové systémy byly modifikovány přídavky různých amfifilních látek. Lidskému tělu vlastním fosfolipidem, lecitinem, anebo různě nabitými klasičtějšími tenzidy (CTAB, SDS a Triton X-100). Experimentálně je tato práce rozdělena do tří oblastí, studium mechanických vlastností pomocí reologie, popis transportních vlastností pomocí uvolňovacích a prostupovacích experimentů s využitím různých modelových léčiv (rhodamin 6G, eosin B, amidová čerň 10B, methylenová modř a riboflavin) a morfologická charakterizace pomocí SEM. Charakterizace hydrogelových systémů byla podpořena dalšími technikami, které byly v této práci využity, jako jsou např. sušící a botnací experimenty nebo sorpce plynů.
|
|
|
Numerická analýza visko-elastických materiálových modelů
Michálková, Veronika ; Lang, Rostislav (oponent) ; Trcala, Miroslav (vedoucí práce)
Použitelnost betonových konstrukcí je multifyzikálním problémem, kde je mimo jiné provázána viskoelasticita s plasticitou nebo poškozením. Práce je zaměřena na analýzu a testování izotropního viskoelastického materiálového modelu založeného na zobecněném Kelvinově řetězci. Kelvinův řetězec je popsán detailněji pro 1D napjatost a následně je ukázáno jeho použití pro víceosou 2D rovinnou napjatost. V této práci jsou provedeny celkem 3 studie, jež používají Kelvinův řetězec. První studie se týká analýzy Kelvinova řetězce s poškozením na několika benchmarkových úlohách pro dotvarování. Druhá studie srovnává výsledky Kelvinova řetězce včetně poškození s experimentem na úloze tříbodového ohybu nosníku. Třetí studie se týká analýzy Kelvinova řetězce s poškozením na úloze relaxace napětí v zatíženém betonovém nosníku a srovnání výsledků s výpočtem v softwaru ANSYS a s experimentálním měřením. Cílem je analyzovat vliv parametru na průběh časově závislého chování betonu a také vliv počtu časových přírůstků N na výsledek.
|
|
|
Využití mezifázové reologie ke studiu biologických systémů
Kachlířová, Helena ; Kalina, Michal (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřena na zavedení relativně nové metody mezifázové reologie a na její optimalizaci. Optimalizace metody byla realizována na dvou typech mezifázových rozhraní, a to kapalina-kapalina za použití vzájemně nemísitelných systémů voda-chloroform a voda-toluen a na rozhraní kapalina-vzduch. Aplikovatelnost metody byla testována na reálných vzorcích v podobě povrchově aktivní látky septonex a následně na biologickém systému, konkrétně hovězím sérovém albuminu. Mezifázová rozhraní tvořená molekulami septonexu vykazovala čistě viskózní charakter, přičemž rigidita rozhraní se mírně zvyšovala až do kritické micelární koncentrace a po překročení této koncentrace se snižovala. Naproti tomu hovězí sérový albumin vytvořil na rozhraní film viskoelastického charakteru s převahou elastické složky.
|
|
|
Viscoelasticity of polymer glasses
Ondreáš, František ; Kučera,, Jaroslav (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
This work focuses on polymer glasses relaxation behavior. Polymethylmethacrylate was chosen as a typical representative of polymer glasses. Relaxation processes were studied by dynamical mechanical spectroscopy and differential scanning calorimetry was used as a supplemental analysis. Relaxation process above Tg and high values of rubberlike plateau modulus were observed in thermomechanical spectra. High temperature relaxation transition was studied from the perspective of thermal history, frequency and axial stress dependence and influence of molecular structure was also investigated. Apparent activation energies of studied processes and their axial stress dependence for polymethylmethacrylate were determined. On the basis of obtained data, a hypothesis was developed which connects high temperature relaxation process with molecular process responsible for strain hardening.
|
|
|
Pasivní mikroreologie koloidních systémů na bázi biopolymerů.
Bjalončíková, Petra ; Burgert, Ladislav (oponent) ; Mravec, Filip (vedoucí práce)
Diplomová práce byla zaměřena na charakterizaci využitelnosti metody pasivní mikroreologie při studiu systému biopolymer-protein. Použitým biopolymerem byla kyselina hyaluronová a použitými proteiny byly trypsin a chymotrypsin. Pro měření mikroreologie byly použity částice o poloměru 0,5 m a 1 m. Ze získaných naměřených dat bylo zjištěno, že oba pozorované proteiny mají viskózní charakter. Také je možné říci, že metoda pasivní mikroreologie, je vhodná pro měření vlastností biopolymerů s nižší viskozitou. Pokud budeme chtít měřit vlastnosti biopolymerů u vzorků v případě vyšších hodnot viskozit, je vhodné použít částice menších rozměrů. Při využití částic o větším poloměru, nedochází k dostačujícímu narušení polymerní sítě, a tudíž částice nemá dostatečný pohyb v roztoku.
|
|
|
Experimentální určení tlumení nosníku
Fučík, Ondřej ; Hadraba, Petr (oponent) ; Rubeš, Ondřej (vedoucí práce)
Bakalářská práce „Experimentální určení tlumení nosníku“ se zabývá tématem vlastního tlumení kovových materiálů. V teoretické části jsou materiály rozděleny do tří skupin podle jejich tlumících vlastností. Dále jsou stručně popsány metody pro určení tlumících vlastností a rovněž jsou zde nastíněny způsoby modelování viskoelastického chování materiálů. V další části je proveden experiment s různými konfiguracemi nosníků odlišných délek a materiálů a jsou vytvořeny matematické modely jednotlivých konfigurací. V poslední části jsou výsledky experimentu zpracovány. Pomocí matematických modelů jsou určeny tlumící vlastnosti nosníků
|
|
| |
|
|
Studium kinetiky samouspořádávacího procesu kolagenu I
Voldánová, Michaela ; Ondreáš, František (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Kolagen, nejhojnější protein pojivových tkání, má v různých formách široké uplatnění díky svým rozmanitým biologickým i chemickým vlastnostem. Jednou z forem jsou kolagenové hydrogely, jež jsou považovány za velice vhodný materiál pro aplikaci v tkáňovém inženýrství, jelikož jsou schopny poskytovat biologicky rozložitelné scaffoldy, které se svými vlastnostmi shodují s živými tkáněmi. Tyto systémy nacházejí uplatnění například jako nosiče pro cílené dodávání léčiv s jejich řízeným uvolňováním, v kombinaci s buňkami je lze využít pro regeneraci a rekonstrukci tkání a orgánů. Zahříváním vodného roztoku kolagenu dochází k spontánnímu procesu samouspořádávání do různě distribuovaných fibrilárních struktur, které jsou v pozdější fázi fibrilogeneze předpokladem pro vytvoření opěrné trojrozměrné sítě, jež je základním stavebním prvkem gelu. Výsledné vlastnosti hydrogelu závisí nejen na jeho struktuře, ale také na podmínkách, při kterých dochází k procesu samouspořádávání. Hydrogely byly připraveny při teplotě 37 °C a fyziologickém pH. Studovaná strukturní proměnná byla koncentrace kolagenu. Doposud byly pro výzkum samouspořádávání využívány metody spektrometrické, které poskytují pouze informace o kinetice morfogeneze. V této práci byly pro výzkum kinetiky samouspořádavacího procesu kolagenu I využity metody reologické, které navíc přinášejí informace o viskoelastických vlastnostech vzniklého materiálu. Získaná experimentální data potvrdila dvoustupňový proces fibrilogeneze kolagenu I sestávajícího z nukleačního a růstového procesu. Reologicky se hydrogely kolagenu chovaly jako nelineární pseudoplastické látky s mezí kluzu. Byl učiněn pokus o molekulární interpretaci získaných výsledků. Za využití 2-parametrické Avramiho rovnice byla stanovena rychlost samouspořádávání pro jednotlivé koncentrace kolagenu a hodnota Avramiho exponentu určujícího tvar vznikajících útvarů. Připravené hydrogely byly rovněž vystaveny zvyšujícímu se smykovému namáhání (amplituda deformace, smyková rychlost). Při větších amplitudách docházelo k rozpadu vzniklé struktury hydrogelu, přičemž byla zachována schopnost částečné regenerace struktury.
|
|
|
Statická analýza částí potrubních systémů z termoplastů
Plášek, Jan ; Kuklík,, Pavel (oponent) ; prof. Ing. Alois Materna, CSc., MBA (oponent) ; Kytýr, Jiří (vedoucí práce)
Termoplastové materiály vykazují významné nelineární chování. Toto nelineární chování se popisuje pomocí křivek modulu tečení. Křivky modulu tečení jsou závislé na úrovni napětí, vlivu teploty a na čase. V disertační práci je uveden aproximační postup vyjádření křivek modulů tečení Pronyho řadou. Jsou navrženy tři postupy, které zohledňují moduly tečení. Navržené postupy jsou použity pro dvě aplikace. První aplikace se zabývá hodnotou kruhové tuhosti korugovaného kanalizačního potrubí. Hodnota kruhové tuhosti je závislá na modulu tečení. Druhá aplikace se zabývá termoplastovým přírubovým spojem. Utahovací síla se mění v závislosti na modulu tečení termoplastového materiálu. Úlohy jsou řešeny v programovém systému ANSYS.
|
host ::
RSS.