|
|
Preparation of thin wall ceramic hollow fibers by dip-coating
Gockert, Radek ; Maca, Karel (referee) ; Salamon, David (advisor)
Tato diplomová práce se zabývá výrobou ultratenkých keramických dutých vláken pomocí metody povlakování namáčením. Příprava keramických dutých vláken je v současnosti limitována rozměrem vnějšího a vnitřního průměru. Aplikace metody povlakování namáčením pro přípravu ultratenkých dutých je nový a technologicky náročný proces vyžadující volbu vhodné šablony a zároveň zvládnutí kontroly parametrů povlakování. Základními zvolenými materiály s vysokým aplikačním potenciálem jsou hydroxyapatit a oxid titaničitý. Samonosná dutá vlákna s tloušťkou stěny pod 1 m byla úspěšně připravena z obou materiálů. Dále byl také popsán proces povlakování namáčením obětovaných šablon. Tato metoda je unikátní, protože umožňuje produkci ultratenkých keramických dutých vláken s vnitřním průměrem pod 100 m a tloušťkou stěny pod 1 m.
|
|
|
Shaping of bioceramic hydroxyapatite scaffolds on micro level
Pejchalová, Lucie ; Novotná, Lenka (referee) ; Salamon, David (advisor)
Due to increasing average age of population around the world, there are more patients who need surgery of musculoskeletal system. In some cases, it is even necessary to implant new bone scaffold or replace joints. Hydroxyapatite is the most frequently used material for its biocompatibility and bioactivity. On the other hand, mechanical properties constraints its use in porous scaffolds. The method providing both good mechanical stability and high porosity is freeze – casting. This method utilises controlled freezing to form lamellar structure. During freezing of slurry, ice crystals grow in direction of temperature gradient. In next step, ice crystals are removed by lyophilisation and lamellar structure is revealed. This structure is relatively unstable and needs to be reinforced by sintering. There are many aspects affecting resulting structure – freezing schedule, slurry concentration etc. We used water/ceramic slurries in various concentrations of hydroxyapatite (7,5 % vol., 10 % vol., 15 % vol. and 20 % vol.). These slurries were used for preparation of porous bone scaffolds. We tried to add 3D mash to form net of channels and we observed favourable changes in porosity. 3D mash was removed during sintering. Resulting bioceramics structure was highly porous (up to 90 %). These scaffolds had an acceptable ration between porosity and mechanical stability, too. We considered, adding of 3D mash, as good way to form channels of desired properties.
|
|
|
Growth of 3D Structures Induced by Electron Beam on Ceramic Substrates
Bukvišová, Kristýna ; Čechal, Jan (referee) ; Salamon, David (advisor)
Vystaví-li se vzorek působení elektronového svazku, dojde na jeho povrchu ke strukturním změnám. Jednou z těchto změn je vertikální růst 3D struktur na keramických materiálech. V práci jsou zkoumány podmínky nutné pro takový proces. Nárůst teploty často zapříčiní povrchové změny, proto je v práci proveden výpočet ohřevu materiálu elektronovým svazkem. Dále je zkoumán vliv různých parametrů svazku na růst 3D struktur, závislost objemu a rozměrů je analyzována pomocí AFM. Výsledný odhad nárůstu teploty se pohybuje v řádech jednotek, maximálně desítek K. Výrazný objemový růst je pozorován pro nízká urychlovací napětí a malé proudy. Výška vzniklých struktur dosahuje 100 nm za minutu a je nepřímo úměrná velikosti proudu.
|
|
|
Design of nuclear ceramic materials with enhanced thermal conductivity
Roleček, Jakub ; Katovský, Karel (referee) ; Salamon, David (advisor)
Oxid uraničitý (UO2) je v současnosti nejčastěji používaným materiálem jakožto palivo v komerčních jaderných reaktorech. Největší nevýhodou UO2 je jeho velmi nízká tepelná vodivost, a protože se při štěpení UO2 v jaderném reaktoru vytváří velké množství tepla, vzniká v UO2 peletě velký teplotní gradient. Tento teplotní gradient způsobuje vznik velkého tepelného napětí uvnitř pelety, což následně vede k tvorbě trhlin. Tyto trhliny napomáhají k šíření štěpných plynů při vysoké míře vyhoření paliva. Tvorba trhlin a zvýšený vývin štěpného plynu posléze vede ke značnému snížení odolnosti jaderného paliva. Tato práce se zabývá problematikou zvyšování tepelné vodivosti jaderného paliva na modelu materiálu (CeO2). V této práci jsou studovány podobnosti chování CeO2 a UO2 při konvenčním slinováním a při „spark plasma sintering.“ Způsob jak zvýšit tepelnou vodivost použitý v této práci je včlenění vysoce tepelně vodivého materiálu, karbidu křemíku (SiC), do struktury CeO2 pelet. Od karbidu křemíku je očekáváno, že zvýší tok tepla z jádra pelety, a tím zvýší tepelnou vodivost CeO2. V této práci je také porovnávána podobnost chování SiC v CeO2 matrici s chováním SiC v UO2, které bylo popsáno v literatuře.
|
|
|
3D microstructure evaluation of developed Si3N4 material for alloyed wire rolling applications
Lövy, Vít ; Salamon, David (referee) ; Chlup, Zdeněk (advisor)
This diploma thesis is devoted to the use of 3D reconstruction using EBSD method for microstructural analysis of silicon nitride ceramic material predetermined for the rolling-mill used in the wire production. Application of this method can be used for the grain structure reconstruction and basic microstructural parameters can be than extracted. The development of a suitable method for 3D reconstruction of the structure of the materials the main aim of this work. There are described the different steps begun by sample preparation from the investigated material trough the optimisation of analysis parameters up to the visualization of the grain structure. New type of sample geometry has been designed which leads to the better and faster observation of the microstructure of ceramic materials. This thesis also describes optimal reconstruction parameters such as the geometry of the assembly used in the microscope without mechanical movement of the sample or the influence of conductive coating prepared via in-situ sputtering of suitable metal, or adjustment of the electron and ion beams. Further are described two options of software which can be used for the final generation of 3D structure information and are assessed their advantages and disadvantages. The effect of the filter setting and other parameters and their influence on the resulting structural parameters are also evaluated.
|
|
|
Study of microstructure evolution during final stage of sintering of advanced ceramic materials
Hrubý, Jan ; Salamon, David (referee) ; Maca, Karel (advisor)
This diploma thesis deals with the study of microstructure development during the final stage of sintering of two zirconia based ceramic materials (tetragonal ZrO2 doped with 3 mol% of Y2O3 and cubic ZrO2 doped with 8 mol% of Y2O3). Conventional, microwave and SPS sintering methods were used. Achieved relative densities and mean grain sizes were evaluated for sintered materials. It was found that the non-conventional sintering methods are capable of rapid processing of ceramics with improved microstructure compared to conventional sintering.
|
|
|
Synthesis of ferroelectric and dielectric ceramic composite materials
Čípová, Eva ; Salamon, David (referee) ; Částková, Klára (advisor)
The topic of the thesis is preparation of ferroelectric and dielectric composite materials, particularly the work deals with the preparation of barium strontium titanate. In the theoretical part the possibilities of BST synthesis and its processing are described. The experimental part deals with precipitation synthesis of barium strontium titanate. Prepared powders were characterized in terms of morphology and phase composition. Further, pressureless sintering and hot isostatic pressing (HIP) were used for preparation of dense ceramics. Pure BST powders, that were formed and sintered, were prepared by sol-gel precipitation synthesis. The highest density was reached by slow sintering cycle (slow increase of temperature and delay during sintering) and sintering by HIP.
|
|
|
3d shaping of UV curable ceramic feedstock
Mišák, Jiří ; Salamon, David (referee) ; Graule, Thomas (advisor)
Diplomová práce je zaměřena na přípravu koloidních suspenzí, vytvrditelných UV zářením, jenž jsou určeny k 3D tisku komplexních keramických vláknových struktur. Rovněž jsou v práci představeny techniky následného tvarování vytisknutých a vytvrzených struktur. Z hydroxyapatitu ve formě prášku a komponent, vytvrditelných UV zářením, byly vytvořeny pasty, určené k 3D tisku komplexních keramických vláknových struktur a multivrstev. U takto vytisknutých a vytvrzených struktur bylo navíc dosaženo zlepšení kvality povrchu a soudržnosti vláken. Pro výrobu past, určených k 3D tisku, s vhodnými reologickými vlastnostmi je nezbytné důkladné pochopení interakcí mezi částicemi, surfaktantem a monomerní/oligomerní směsí. Za použití lineárních a zesíťujících oligomerů jako disperzního média vznikají po tisku a UV vytvrzení velmi flexibilní vláknové mřížky, které lze dále tvarovat a takto vytvářet rozmanité struktury. Tyto struktury jsou následně slinuty, bez významných vad na povrchu či delaminace vrstev, za vzniku složitých keramických těles. Vysoké kvality povrchu je dosaženo UV vytvrzením vytisknutých struktur v argonové atmosféře, která brání kyslíkové inhibici radikálů v blízkosti povrchu vláken. Výhody kombinace 3D tisku s UV vytvrzováním jsou demonstrovány v této práci za užití dvouvrstvých flexibilních struktur, určených k následným metodám 3D tvarování. Takto vytvořených složitých 3D struktur je jen velmi obtížné, ne-li nemožné, dosáhnout pouze užitím přímého 3D tisku. Na základě této práce může být v budoucnu odvozena univerzální teorie k přípravě past, určených k 3D tisku komplexních keramických struktur pro různé aplikace.
|
|
|
Shaping of bioceramics by dip-coating
Gockert, Radek ; Částková, Klára (referee) ; Salamon, David (advisor)
The presented bachelor thesis describes basic shaping methods of bioceramic materials, especially a description of the dip-coating method. Subsequently, the experimental part of the thesis presents the usage of this method for the preparation of ceramic micro units sintered from hydroxyapatite, and containing micro channel suitable for transporting media in living tissue. Tailoring of the process leads to the formation of variable droplets and films, subsequent sintering process used temperature control and calcination of the starting powder to achieve microstructure with controlled porosity and grain size. Micro units with diameter from 50 µm to 1 mm with variable porosity and micro channels were prepared from hydroxyapatite.
|
|
|
Fast sintering of advanced ceramic materials
Prajzler, Vladimír ; Salamon, David (referee) ; Maca, Karel (advisor)
The bachelor thesis is dealing with fast sintering of advanced ceramic materials, such as tetragonal zirconia and alumina in conventional resistance furnace. This approach is made possible by special superkanthal furnace, which is capable to reach a heating rate of 200 °C/min. Samples obtained through fast sintering reached relative density higher than 93% for zirkonia and 97% for alumina, without forming any cracks in samples. Achieved relative density in the case of tetragonal zirconia was higher for samples with larger pores in the green body. This behavior is different of conventional sintering and leads to considerations of heat transfer mainly by radiation.
|
guest ::
