|
|
Effect of sub-micrometer structural features on rheology of polymer nanocomposites
Lepcio, Petr ; Chodák,, Ivan (oponent) ; doc.Ing.Marián Lehocký, Ph.D. (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Polymer nanocomposites (PNCs) hold a great promise as future lightweight functional materials processable by additive manufacturing technologies. However, their rapid deployment is hindered by their performance depending strongly on the nanoparticle (NP) spatial organization. Therefore, the ability to control the nanoparticle dispersion in the process of PNCs preparation is a crucial prerequisite for utilizing their potential in functional composites. This work investigates solution blending of PNCs in a model glass forming polymer matrix, a bulk processing technique of a tailored NP spatial organization controlled by structural and kinetic variables of the preparation protocol. The presented results describe the differences between nanoparticle induced changes on the rheological behavior of a polystyrene solution under large amplitude oscillation shear (LAOS). High-affinity OP-POSS NPs seem to interact with the PS at low filler loadings and form stiffened aggregates, whereas low-affinity OM-POSS NPs remained rather uninvolved in the polymer deformation at these conditions. Furthermore, an interest was focused on the impact of the blending solvent on the NP spatial arrangement in silica/PMMA and silica/PS nanocomposites, which has already been suggested as the controlling parameter of the solid-state structure. An emphasis was put on the qualitative differences between “poorly dispersed” NP arrays which, by combination of rheological assessment and structural analysis (TEM, USAXS), were identified as chain bound clusters and two types of aggregates, one of thermodynamic and the other of a kinetic origin, which are characterized by substantially distinct formation kinetics and mismatched properties compared to individually dispersed NPs and each other. The currently observed types of NP dispersion were quantitatively linked with their rheological properties during the solution blending step and the amount of polymer adsorption and depletion attraction. The results were compared to the PRISM theory. Finally, the importance of NP spatial organization was demonstrated on the comparison of glass transition temperatures of various structures at constant chemical composition.
|
|
|
Příprava skafoldů na bázi kalcium fosfátů a oxidu křemičitého pro biomedicínské aplikace
Virágová, Eliška ; Hadraba, Hynek (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
Cílem této diplomové práce byla příprava porézních biokeramických skafoldů na bázi kalcium fosfátů a kalcium fosfátů dopovaných oxidem křemičitým, které budou vhodné pro aplikace vkostním tkáňovém inženýrství. Kpřípravě keramických pěn byly využity dvě technologie přípravy porézních struktur, a to templátová metoda a metoda přímého pěnění. První část diplomové práce je zaměřena na obecný popis kosterní soustavy, biomateriálů a metod přípravy vysoce porézních skafoldů s přehledem aktuálních publikovaných výsledků výzkumu porézních kalcium fosfátových keramik. Druhá část pak obsahuje popis a výsledky experimentální přípravy skafoldů uvedenými metodami. Postup přípravy metodou přímého pěnění byl optimalizován pro získání definované struktury. Skafoldy na bázi kalcium fosfátů s 0–20 hm.% SiO2 byly následně slinuty a studovány zhlediska materiálových charakteristik (fázové složení, velikost pórů aporozita, studium mikrostruktury pomocí skenovací elektronové mikroskopie (SEM)), bioaktivního chování (testy interakce sSBF a testy simulované degradace) amechanických vlastností scílem zhodnotit vliv dopování oxidem křemičitým ametody přípravy na stanovené charakteristiky připravených skafoldů. Oběma metodami byly připraveny skafoldy složené ze směsi hydroxyapatitu a/nebo trikalcium fosfátu a cristobalitu/wollastonitu se srovnatelnými porozitami vrozmezí 80–88 %. Velikost pórů u skafoldů připravených metodou přímého pěnění dosahovala intervalu 5–250 m, umetody templátové dosahovala velikost pórů až 430m. Testy interakce sSBF a testy simulované degradace potvrdily bioaktivní chování připravených skafoldů ajejich schopnost degradovat v simulovaných podmínkách. Skafoldy připravené metodou přímého pěnění vykazovaly lepší mechanické vlastnosti (pevnosti v tlaku až 1,8 MPa) než skafoldy připravené templátovou metodou. Stanovené charakteristiky ukázaly, že připravené skafoldy jsou vhodné a perspektivní pro potenciální aplikace vkostním tkáňovém inženýrství.
|
|
|
Ostřiva slévárenských formovacích a jádrových směsí
Fúsek, Jakub ; Rusín, Karel (oponent) ; Cupák, Petr (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá přehledem, vlastnostmi a použitelností nejběžnějších slévárenských ostřiv. Vzhledem k ekonomičnosti jsou nejpoužívanější ostřiva křemenná. Popsána jsou především ostřiva používaná v České republice, nechybí ale ani zástupce pískovny s distribucí mimo Evropu. Tato ostřiva mají naneštěstí i řadu nevýhod, které omezují jejich použití. V těchto případech používáme ostřiva nekřemenná. Uvedena jsou zde ta nejrozšířenější, včetně v současné době rozšiřujících se ostřiv umělých. Je provedeno i shrnutí některých základních charakteristik a vlastností, například vhodnost použití popisovaných ostřiv.
|
|
|
Stanovení obsahových látek v mátě
Novotná, Martina ; Zlámalová Gargošová, Helena (oponent) ; Vávrová, Milada (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá stanovením obsahových látek v mátě. Máta je v lékařství velmi oblíbenou bylinou, která je využívána více než 2000 let. Existuje mnoho druhů máty, nejznámějším a nejčastějším zástupcem je máta peprná. V teoretické části je popis látek, které se běžně vyskytují v rostlinách, charakteristika máty a principy použitých analytických metod. V experimentální části jsou zaznamenány zjištěné látky v jednotlivých čajích.
|
|
|
Slévárenské písky a jejich vlastnosti
Odložil, Jan ; Nezvalová, Hana (oponent) ; Rusín, Karel (vedoucí práce)
Bakalářská práce popisuje vlastnosti ostřiv používané ve slévárnách, jejich výhody a nevýhody. Nejpoužívanější ostřiva jsou křemenná, z důvodu jejich ekonomičnosti a vhodné zrnitosti. Bohužel mají i mnoho nedostatků jako je neplynulá teplotní roztažnost, zvýšená reaktivnost a silikóza. U nekřemenných ostřiv tyto nevýhody nejsou, ale jsou dražší. Do popředí se v poslední době dostávají syntetická nekřemenná neutrální ostřiva, se kterými se dosahuje velmi dobrých jakostí odlitků.
|
|
|
Vývoj metody termoporozimetrie polymerních prášků
Urbánková, Radka ; Salajka,, Zdeněk (oponent) ; Kratochvíla, Jan (vedoucí práce)
Termoporozimetrie je metoda založená na depresi teplot tání a krystalizace a je vhodná ke stanovení velikosti malých pórů. Teplotní posun byl stanoven pomocí diferenční kompenzační kalorimetrie (DSC). Vývoj metody byl proveden na silice se známou úzkou distribucí velikostí pórů. Byla sledována řada faktorů ovlivňující depresi teplot tání a krystalizace (např. použití vhodného rozpouštědla, doba a frekvence odstřeďování, doba odpařování atd.). Práce je zaměřena především na optimalizaci podmínek na silice. Na základě stanovených optimálních podmínek na silice, bylo navrženo experimentální provedení metody pro polypropylenové prášky. Následně bylo vybráno několik polypropylenových prášků, syntetizovaných na různých katalyzátorech a stanovena jejich porozita. Morfologie a struktura polymerních prášků byly hodnoceny pomocí standardních metod. Porozita získaná pomocí termoporozimetrie byla porovnána s porozitou získanou sorpční a BET metodou.
|
|
|
Vliv koloidního oxidu křemičitého na vybrané vlastnosti cementových past a malt
Barek, Jaroslav ; Žižková, Nikol (oponent) ; Rovnaníková, Pavla (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá možností použití koloidního oxidu křemičitého v cementových kompozitech. Výzkum se zaměřuje především na vybrané vlastnosti cementových past a malt s obsahem koloidního SiO2. Dva vybrané typy koloidního oxidu křemičitého (o průměrné velikosti částic 14 nm) byly použity jako přídavek k cementu, resp. jako jeho částečná náhrada. Experimentální program pro cementové pasty s obsahem koloidního SiO2 zahrnoval zkoušky izotermické kalorimetrie (studium hydratace cementu) a termické analýzy (stanovení obsahu portlanditu). Na zatvrdlých cementových pastách se stanovovala pevnost v tlaku. Výzkum mikrostruktury probíhal pomocí rastrovací elektronové mikroskopie. Zatvrdlé cementové malty s obsahem koloidního SiO2 byly studovány prostřednictvím pevnosti v tlaku a v tahu za ohybu, stanovením modulu pružnosti a vybranými lomově mechanickými parametry. Zkoušky lomové mechaniky ukázaly, že přídavek 5 %, resp. 20 % koloidního SiO2 navýšil po 28 dnech zrání hodnotu lomové energie o 18,4 % a 32,7 %. V případě vlivu koloidního SiO2 na mechanické vlastnosti bylo zjištěno, že nárůst raných pevností je velice výrazný, kdežto v pozdějším období jsou dosažené pevnosti často nižší než ty referenční. Náš výzkum odhalil, že sol oxidu křemičitého při kontaktu s cementem podléhá okamžité koagulaci. Obsah iontů v pórovém roztoku významně ovlivňuje stabilitu koloidního SiO2 a způsobuje jeho agregaci. Po provedení dalších testů bylo zjištěno, že malý přídavek hydroxidu vápenatého výrazně zlepšil pevnosti cementových past s obsahem koloidního SiO2. Přídavek hydroxidu vápenatého ve spojení s upraveným postupem přípravy čerstvé cementové pasty může navýšit vzhledem k referenci 3denní pevnost až o 64,4 %.
|
|
|
Highly porous ceramic materials prepared by Spark Plasma Sintering
Barančíková, Miriama ; Spusta, Tomáš (oponent) ; Salamon, David (vedoucí práce)
Porous ceramic materials are an interesting group of materials due to a wide range of physical properties, low density, and good permeability. Production of a monolith with a shape stability that would also have a high specific surface area and high porosity is a common problem with porous ceramics. The goal of this work was to maintain the high specific surface area and to produce a monolith with a shape stability. Two forms of porous silica nanofibers (as prepared and milled) were used and partially sintered using the Spark Plasma Sintering method (SPS). Different sintering times and temperatures for SPS were tested. The findings revealed that the best SPS conditions were as follows: temperature: 600 °C, sintering time: 5 minutes, pressure: 3 MPa, and the heating rate: 144 °C/min. These sintering conditions resulted in a stable silica based machinable monolith made from fibers or milled fibers. The monoliths have the specific surface area of up to 470 m^2/g and porosity of 72 %, or the specific surface area of up to 422 m^2/g and porosity of 69 % for as prepared fibers and milled fibers, respectively.
|
|
|
Vysoce čisté křemité hmoty: vznik, vlastnosti a jejich možné zdroje v České republice
Tichý, Daniel ; Přikryl, Richard (vedoucí práce) ; Zachariáš, Jiří (oponent)
Křemen a další křemité hmoty patří k nejvíce využívaným průmyslovým surovinám. V posledních letech prudce vzrostl zájem o vysoce čisté křemité hmoty, které jsou nezbytné např. v oblasti fotovoltaické energetiky nebo elektronickém/elektrotechnickém průmyslu. Striktní požadavky na čistotu vstupní suroviny spolu s velmi složitou technologií úpravy značně zužují výběr potenciálních zdrojů, vhodných k průmyslové těžbě a využití. Tato bakalářská práce pojednává o dosavadních znalostech, týkajících se vzniku, vlastností a zpracování (technologie úpravy) průmyslově využitelných ložisek a tržní politiky vysoce čistých křemitých surovin. Na tento souhrnný přehled navazuje část, která je zaměřena na ložiska a potenciální zdroje vysoce čistých křemitých surovin v České republice (Českém masívu). Tato část byla zpracována na základě veřejně dostupných archivních zdrojů (závěrečných průzkumných zpráv či výpočtů zásob), přístupných v České geologické službě - Geofondu.
|
|
|
Application of Electronic Continuum Correction to Molecular Simulations of Nano/Bio Interfaces
BIRIUKOV, Denys
Nowadays it is almost impossible to imagine our life without nanotechnologies. They are present in smartphones and many other gadgets we use every day, while advanced nanoparticle-based devises are currently indispensable in medicine, engineering, and science. In the case of biomedical applications, the knowledge how a specific nanomaterial behaves and changes its properties in complex physiological medium is essential to guarantee the accomplishment of all specific goals facing a scientist or engineer. Some of physical and chemical processes occurring when a nanodevice enters biological environment are yet very difficult to fully detail without accurate computer simulations, so special attention needs to be focused on theoretical studies of nano-bio interactions. In this thesis, molecular simulations were used to investigate the interactions between different nanomaterials (titanium dioxide, silicon dioxide, and gold) and aqueous solutions, which contain ions, organic molecules, and amino acids. The importance of this scope and particularly selected for this study materials and compounds is given in Introduction. To model nano/bio interfaces, we adopted and integrated recent theoretical approaches, which together with basic principles of molecular simulations are described in Methods. Obtained results are divided in four parts and address several important issues that are vital in deciphering molecular mechanisms, through which nanoparticles identify and bind various biomolecules. The simulation data are thoroughly discussed, compared to experiments, and used to explain some of experimental observations. Additionally, outcomes of this thesis serve as a springboard for further theoretical studies aimed to advance our understanding of nano-bio interactions.
|
host ::
RSS.