|
|
Extremely fast sintering of advanced ceramic materials
Tan, Hua ; Chlup,, Zdeněk (oponent) ; Sedláček,, Jaroslav (oponent) ; Salamon, David (vedoucí práce)
Rapid sintering techniques, such as Spark Plasma Sintering (SPS), Flash Sintering (FS), Selective Laser Sintering (SLS), Induction Sintering (IS), and Microwave Sintering (MS), are designed to effectively and predictably control ceramic microstructure during the sintering process. Spark Plasma Sintering as one of the most novel rapid sintering technique has been studied for decades. There are three main features in SPS: direct Joule heating, pulsed direct current, and mechanical pressure. However, the mechanisms of these features are not clearly and fully addressed. This thesis was inspired by the increasing attention towards rapid sintering techniques and open scientific questions. The present study has four parts, investigation of ‘Field effect’, pulse pattern effect, pressure effect, and direct Joule heating. The results showed the negligible impact of the electromagnetic field during SPS according to the simulation as well as no ‘field effect’ was found during the experiments. While the effect of pulse pattern was significant, the TiO2 powder was sintered by pulse patterns 12:2 and 10:9 with the constant power input. Titania grain size increased one order of magnitude and 8% in density after application of the pulse pattern 10:9, while the amount of consumed energy remained constant. The variation of the effective power and contact resistance induced by the mechanical pulse are two main reasons accounting for the varying energy efficiency heating with different pulse patterns. The pressure timing effect also significantly influenced the SPS. The results showed that applying the pressure at 900 brought high density and small grain size of the sintered alumina nanopowder, leading to the best Vickers hardness. The interaction between pressure and vapor, leading to the different vapor transfer rate of the first sintering stage, was considered as a reason for the differences in microstructure (micropores, grain size, etc.). The timing of the mechanical pressure can also promote the densifying diffusion mechanisms during the second sintering stage, such as grain boundary diffusion and lattice diffusion. The direct Joule heating of the electrically conductive samples by direct electrical current passing through the sample leads to high internal and low measured temperature when sintering boron carbide (B4C) and its composites. Adding titanium alloy and silicon in B4C significantly increased the densification, which was the main reason for the change of mechanical properties. The sample doped by 1 vol. % of Ti alloy (B4C+1.0Ti) reached the hardness 3628.5 ± 452.6 HV1 (16.2% higher than pure boron carbide) with a fracture toughness 2.11 ± 0.25 MPam0.5. The sample doped by 0.5 vol. % of Si (B4C+0.5Si) achieved the hardness 3524.6 ± 207.8 HV1 (13.0% higher than pure boron carbide), the sample B4C+1.0Si achieved the highest fracture toughness 2.97 ± 0.03 MPam0.5 (15.6% higher than pure boron carbide). The grains of titanium doped composites became a bit larger and inhomogeneous compared with the pure boron carbide. In contrast, the grain size of silicon doped samples did not change compared with that of pure boron carbide. The secondary phase silicon carbide was well connected with the boron carbide matrix and showed a great strengthen effect on both the hardness and fracture toughness. This work examined various features of the SPS technique and their effect on ceramic materials, leading to a better understanding of this novel technique.
|
|
|
Kapalné aprotické elektrolyty s obsahem nanočástic oxidů titaničitého a hlinitého
Tomeš, Petr ; Krejza, Ondřej (oponent) ; Sedlaříková, Marie (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá měřením elektrické vodivosti kapalných a gelových elektrolytů. V úvodu je popsána kalibrace vodivostní cely. Hlavní část diplomové práce je věnována přípravě a měření kapalných a gelových elektrolytů na bázi LiClO4, LiBF4 a NaClO4 solí, rozpuštěných v PC (propylen karbonát). Do těchto roztoků byly přidány nanočástice (TiO2 a Al2O3). Gelové elektrolyty jsou polymerovány s pomocí komerčního prekurzoru Superacryl (Spofa dental s.r.o.). Cílem práce je pozorování vlivu různých procentuálních zastoupení nanočástic v roztoku (v gelu) na jeho vodivost, jakožto i vliv použité soli v roztoku, na jeho vodivost.
|
|
|
New nanodevices for electronics - fabrication and characterization
Márik, Marian ; Husák,, Miroslav (oponent) ; Mikulík,, Petr (oponent) ; Hubálek, Jaromír (vedoucí práce)
This work proposes a technique for fabrication of a self-ordered nanostructures for electrical applications. The devices were prepared by anodic oxidation in two lengths and three different heat treatments. The structural characterization using SEM, TEM and EDX technics, respectively, were evaluated from structural and material point of view as well. The unique root structure of the highly self-ordered nanocolumn arrays was evaluated and compared after three different heat treatments: as anodized, vacuum annealed and air annealed, respectively. The possible crystallographic orientation of the columns was not observed, however the nano-crystallites under the root structures were found. The electrical study about the devices shown resistive switching behavior (RS), diode like behavior and a capacitive coupled diode like behavior as well. The active surface, from RS point of view, for the switching mechanism is at the top of the nanocolumns and the gold top electrode. The Schottky barrier height of the Ti/TiO2 interface was calculated with two methods, and it was lower than 1,11 eV for all three devices.
|
|
|
Vliv parametrů elektroforetické depozice na konečné vlastnosti keramiky
Husák, Roman ; Čelko, Ladislav (oponent) ; Hadraba, Hynek (vedoucí práce)
Elektroforetická depozice je experimentálně nenáročná tvarovací metoda umožňující připravit keramické materiály ze stabilní suspenze částic pomocí stejnosměrného elektrického pole. Cílem práce bylo ověřit, jak velikost elektrického proudu a tudíž rychlost ukládání částic na elektrodu ovlivňují mikrostrukturu a finální vlastnosti keramiky. Byly připraveny vrstvy Al2O3 a ZrO2 ze stabilních suspenzí prášků v isopropanolu stabilizovaných kyselinou monochloroctovou. Bylo zjištěno, že skutečná časová závislost rychlosti ukládání částic na elektrodu se lišila od teoretické předpovědi pro dané elektrické podmínky. Z měření kinetiky elektroforetické depozice byla proto stanovena aktuální elektroforetická pohyblivost částic a efektivní hmotnost částic účastnících se depozice. Bylo zjištěno, že s rostoucím elektrickým proudem klesala skutečná elektroforetická pohyblivost částic a naopak rostl podíl částic v suspenzi ukládající se na elektrodě. Rostoucí rychlost částic při vyšších elektrických proudech také vedla k horšímu uspořádání částic na elektrodě, což se projevilo v růstu pórů a v růstu celkové hustoty depozitů. Tyto mikrostrukturní změny se projevily v poklesu tvrdosti keramiky nanesené vyššími proudy, a to v případě Al2O3 až o 300HV5.
|
|
|
Pulse anodization of aluminium for nanoporous structures creation.
Bačová, Veronika ; Magát, Martin (oponent) ; Hubálek, Jaromír (vedoucí práce)
The work deals with finding suitable conditions for nanoporous structure on aluminium foil. The work describes the nanopororous structur creation process and its preparation. The diameter of the created pores was 5 to 20 nm. The current density dependence on applied voltage pulse was observed. All the results were analyzed with SEM analysis. For the determination of reduction potential of nickel and gold the Cyclic Voltammetry was used.
|
|
|
Vliv nízkoteplotní plazmy na zlepšení keramické technologie
Rolek, Ondřej ; Kachlík, Martin (oponent) ; Pouchlý, Václav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce obsahuje literární rešerši na téma základních tvarovacích metod keramických materiálů se zaměřením na metodu suspenzního lití. Dále je v rešerši popsána stabilizace keramických suspenzí, sušení keramických polotovarů a jejich následné slinování. Součástí této práce je také popis plazmové technologie, včetně technologie DCBD (Diffuse Coplanar Barrier Discharge). V rámci experimentální části této práce byl prášek Al2O3 opracován technologií DCBD. Z takto připraveného prášku bylo metodou suspenzního lití připraveno green body, které bylo následně slinuto jednostupňovým a dvoustupňovým slinováním. V rámci práce jsou podrobně popsány metody přípravy keramických vzorků a jejich hodnocení. Vyhodnocené experimenty prokázály, že plazmová technologie má pozitivní vliv na úpravu keramického prášku Al2O3. Byly připraveny keramické vzorky z oxidu hlinitého o vysoké relativní hustotě (99%) a nízké hodnotě velikosti zrna (
|
|
|
Preparation of ceramic-metal composites for ballistic protection
Hladík, Jakub ; Roleček, Jakub (oponent) ; Salamon, David (vedoucí práce)
Aim of this bachelor thesis is fabrication of ceramic-metal composite for ballistic protection, the main focus is on the materials interface. Properties of used ceramic and metal materials are described as well as applicable mechanical tests. Alumina / aluminum composite was prepared experimentally by gravity casting/sintering of aluminium among the alumina hexagons. Various temperature conditions were tested to achieve the optimal casting conditions at the lowest possible temperature. Prepared composite was tested by a ballistic impact according to NIJ Standard-0108.01 and NATO Standard STANAG 2280. Properties of the aluminium/alumina interface were verified by the fracture analysis of damaged samples and by a special version of four-point beam bending test. Also, a brief examination of aluminium microstructure was made.
|
|
|
Vliv vysokého napětí na různé materiály v nízkém a vysokém vakuu
Šedivý, Matúš ; Šandera, Josef (oponent) ; Hejátková, Edita (vedoucí práce)
Prvá časť tejto diplomovej prace obsahuje prehľad základných elektrických vlastností izolačných materiálov a bližšie popisuje materiály, pri ktorých sa zisťovala ich odolnosť voči povrchovému prierazu vo vákuu. Ďalej sa práca zameriava na teóriu mechanizmov vzniku elektrického výboja v plynných i tuhých izolantoch a poskytuje prehľad meracích metód používaných k stanoveniu elektrickej pevnosti materiálov a ich odolnosti voči plazivým prúdom. Jadrom práce je experimentálna časť, v ktorej sú popísané experimentálne merania vo vákuovej komore a ich výsledky. V závere prace sú porovnané skúmané materiály na základe výsledkov meraní a je diskutovaná ich vhodnosť pre aplikácie v komorovom vákuu a elektrónovej mikroskopii. Taktiež sú v ňom uvedené možnosti pre ďalšie prace v tejto oblasti.
|
|
| |
|
|
Nanostrukturované materiály na bázi aluminy pro elektrochemické senzory a biosenzory
Kynclová, Hana ; Hynek, David (oponent) ; Trnková, Libuše (oponent) ; Prášek, Jan (vedoucí práce)
Dizertační práce je zaměřena na základní výzkum a vývoj nanostrukturovaných povrchů připravených pomocí nanoporézní aluminy. Metodou anodické oxidace byly připraveny různé druhy nanostrukturovaných povrchů se zlatými nanostrukturami a nanoporézní aluminové membrány pro využití v elektrochemických senzorech a biosenzorech. Nanostrukturované povrchy byly připravovány metodou elektrochemické anodizace hliníkového materiálu za vzniku hexagonálně uspořádaných nanopórů. Do nanoporézních masek pak bylo elektrochemicky redukcí z roztoku dikyanozlatnanu draselného deponováno zlato metodou pulzní depozice. Připravené zlaté nanostrukturované povrchy byly elektrochemicky charakterizovány elektrochemickou impedanční spektroskopií a voltametrií, byla zkoumána jejich teplotní stabilita a vliv žíhání při atmosférickém tlaku i ve vakuu na jejich elektrochemické chování. V další části práce byly připraveny zlaté nanostruktury o různých rozměrech a byl sledován vliv tvaru a rozměrů nanostruktur na elektrochemické chování. Nanostrukturované povrchy byly také modifikovány 11–merkaptoundekanovou kyselinou a byl sledován vliv modifikace na elektrochemické výsledky. Poslední část práce se věnuje přípravě nanoporézních aluminových membrán a studiu jejich molekulové propustnosti.
|
host ::
RSS.