|
|
Studium funkčních vlastností tenkých vláken NiTi pro aplikace v smart strukturách a textiliích
Pilch, Jan ; Dlouhý, Antonín (oponent) ; Heczko,, Oleg (oponent) ; Pokluda, Jaroslav (vedoucí práce)
Dizertační práce je z oboru technických aplikací kovových slitin s tvarovou pamětí, jejichž jedinečné vlastnosti jsou odvozené od martenzitické fázové transformace. Konkrétně se jedná o vývoj nekonvenční metody konečné termomechanické úpravy funkčních vlastností a tvaru tenkých vláken NiTi Jouleovským ohřevem a s tím spojený základní výzkum zahrnující především termomechanické zkoušky a modelování funkčních vlastností vláken, studium martenzitických fázových transformací a deformačních procesů ve slitině NiTi a studium zotavovacích a rekrystalizační procesů v kovech při velmi rychlém ohřevu ultrakrátkými pulzy řízeného elektrického výkonu. Metoda byla v rámci práce vyvinuta a nazvána FTMT-EC. Ve srovnání s konvenčním ohřevem kovového vlákna v peci, umožňuje přesné řízení nárůstu teploty a tahového napětí v rychle ohřívaném vláknu (rychlosti ohřevu ~50 000 °C/s). Pomocí metody je možné přesně řídit velmi rychlé procesy zotavení a rekrystalizace ve vlákně a přesně nastavit požadovanou mikrostrukturu s velikostí zrna nanometrických rozměrů a od ní odvozené funkční vlastnosti vláken. Byl sestrojen prototyp zařízení pro využití metody ke kontinuální úpravě vlastností vláken SMA elektrickým proudem při převíjení z cívky na cívku. Proti v současnosti využívané konvenční úpravě vláken v odporové peci je tato úprava výrazně rychlejší, efektivnější a umožňuje připravit vlákna se zcela novými vlastnostmi. Na ochranu autorských práv k metodě byla podána mezinárodní patentová přihláška. V současnosti je metoda využívána ve výzkumu funkčních textilních materiálů pro aplikace v medicíně.
|
|
|
Možnosti využití solných strusek z výroby hliníku
Sedlačík, Martin ; Másilko, Jiří (oponent) ; Opravil, Tomáš (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá charakterizací solné strusky vznikající jako odpad při tavení hliníkového šrotu v rotačních pecích a navržením možností využití tohoto materiálu jako sekundární suroviny. Zkoumány byly vzorky odebrané z horní, střední a dolní částí kokily, do které je struska při odpichu nalita a kde chladne. Cílem práce je mimo jiné zhodnotit vliv přístupu vzduchu při chladnutí strusky na chemické a fázové složení strusky v různých částech kokily. U odebraných vzorků byla stanovena distribuce velikosti částic sítovou analýzou, obsah rozpustných látek ve strusce a chemické a fázové složení jednotlivých frakcí po sítové analýze. Dále bylo zkoumáno fázové i chemické složení rozpustných i nerozpustných podílů pomocí rentgenové práškové difrakce a rentgenové fluorescenční spektrometrie.
|
|
|
An investigation of novel electroceramic structures for new sensor applications
Nan, Bo ; Liedermann, Karel (oponent) ; Milne, Steven (oponent) ; Button, Timothy William (vedoucí práce)
Piezoelectric ceramics are widely used in many applications and industries, but the traditional materials usually contain lead, which can undermine the environment and do harm to children. Most countries have therefore established laws or timetables to gradually minimize the consumption of lead, and research on lead-free compositions to substitute the lead-based counterparts has become a hot topic in recent years. However, investigations on transforming the innovative lead-free ceramics to their application are seldomly reported. In this thesis, one of the promising candidates in piezoelectric lead-free ceramics, (Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3, has been chosen to investigate methods for decreasing its high sintering temperature by doping with lithium carbonate and synthesizing the powder by a sol-gel technique, in comparison with conventional powder synthesised by solid-state routes. Samples fabricated from sol-gel powder doped with 0.5 wt.% lithium carbonate and sintered at 1300°C for 2 hours exhibited d33 = 447 ± 9 pC N–1, Curie temperature 98.7 °C and grain size 7.0 ± 0.3 µm. Another important issue for the application of lead-free piezoelectric ceramic is its fabrication in various connectivities. By utilizing tape-casting and additive manufacturing techniques, piezoelectric ceramic has been processed into three different connectivities, namely 2-2, 3-3 and 1-3, to bridge the gap between materials science and materials engineering. Oil-based and water-based suspensions have been utilized for tape-casting in two steps and in one step, respectively. For oil-based tape-casting, carbon suspensions with a solids loading of 25 wt.% and BCZT suspensions with a solids loading of 65 wt.% have been developed for preparing crack-free green films. The problem of powder hydrolysis in aqueous suspensions has been solved by surface treating the powder with Al(H2PO4)3 enabling crack-free films to be tape cast in one step. Films sintered at 1500 C exhibited relative dielectric constant of 1207, dielectric loss of 0.018 at 1 kHz, remanent polarization of 7.54 µC/cm2 and coercive field (Ec) of 0.23 kV/mm at 3 kV/mm. To achieve 3-3 and 1-3 connectivities, a free-forming direct ink writing method has been applied in shaping BCZT. An ink formulation containing a solids loading of 41.6 vol.% BCZT with the processing additives (HPMC ~ 2.4 % and PEI ~ 0.03 %) endowed the feedstock with a viscoelastic behaviour, which was suitable for the printing process. 3-3 samples sintered at 1500 C exhibited the highest dielectric and piezoelectric properties, with Curie point = 86 C, tan = 0.021, remanent polarization = 4.56 µC/cm2, and d33 = 100 ± 4 pC/N. 1-3 samples sintered at 1500 C and infiltrated by epoxy exhibited a dielectric constant of 144 and dielectric loss of 0.035 at 1 kHz. This work has demonstrated the shaping of lead-free piezoelectric ceramics with excellent properties into complex device structures in a step towards their use in applications.
|
|
|
Organické materiály pro molekulární kvantové bity: příprava vrstev a jejich rentgenová analýza
Tuček, Marek ; Bábor, Petr (oponent) ; Čechal, Jan (vedoucí práce)
V této práci jsou představeny vlastnosti a využití kovových ftalocyaninů, stručně popsán postup depozice tenkých vrstev železného ftalocyaninu na Si(100), post-depoziční analýza pomocí XPS a aparatura k měření rentgenové reflektivity. Dále se věnujeme teoretickému popisu fyzikální podstaty rentgenové difrakce na krystalu, popisu problematiky měření rentgenové reflektivity a vyhodnocování získaných dat se zaměřením na zjištění tloušťky nadeponované vrstvy, identifikaci její krystalové struktury a mřížkových parametrů. Bylo zjištěno, že vrstvy železného ftalocyaninu, deponované na substrát o pokojové teplotě, rostou jako alfa-fáze ve tvaru jehlic kolmo na povrch vzorku, takže tloušťku vrstvy je kvůli vysoké drsnosti možné pouze odhadnout ze Scherrerovy rovnice pro dlouhé depozice. V případě kratších depozic (a tedy i nižší drsnosti) je možné použít metodu Kiessigových oscilací. Při post-depozičním žíhání jsme nebyli schopni vyvolat fázovou přeměnu materiálu, aniž by se odpařil z povrchu vzorku. Depozicí na substrát o teplotě 160°C jsme získali značně drsnou vrstvu s nejasnou krystalovou fází.
|
|
|
Příprava a charakterizace sulfurizovaných polymerů pro elektrochemické zdroje proudu
Svoboda, Lukáš ; Kazda, Tomáš (oponent) ; Čech, Ondřej (vedoucí práce)
Baterie založené na lithno-sírové technologii mají potenciál ukládat několikanásobně vyšší množství energie při zachování stejné hmotnosti, než stávající lithno-iontové baterie. To je možné díky vysoké teoretické hustotě energie síry, která převyšuje hodnoty dosavadních materiálů používaných v bateriích. Tyto baterie však trpí několika nedostatky, které doposud brání praktickému využití. Využití amorfní síry místo její krystalické formy by mohlo vést ke zvýšení životnosti a nábojové účinnosti. Jako perspektivní metoda přípravy polymerní síry se jeví inverzní vulkanizace, která zabraňuje zpětné rekrystalizaci a amorfní formu síry stabilizuje. Cílem této práce je příprava a studium vlastností materiálů z inverzně vulkanizované síry.
|
|
|
Příprava elektrod Li-S baterií s použitím inverzně vulkanizované síry
Trochta, David ; Kunický, Daniel (oponent) ; Čech, Ondřej (vedoucí práce)
Práce se zabývá studiem lithno-sírových baterií, které jsou perspektivní z hlediska jejich vysoké teoretické kapacity a nízkého ekologického dopadu. Místo elementární síry, která je nejčastějším elektroaktivním materiálem kladné elektrody, byla použita inverzně vulkanizovaná síra s amorfní strukturou, jejíž postup přípravy byl během práce vylepšen a optimalizován. Byla syntetizována série vzorků inverzně vulkanizované síry s různým poměrem vstupních prekurzorů. K ověření amorfní povahy materiálu byla použita rentgenová difrakce, čímž byla zároveň vyloučena přítomnost krystalické síry. V práci jsou také prezentovány výsledky Ramanovy spektroskopie, pomocí které byla poprvé prezentována možnost použít tuto metodu pro určení množstevních poměrů vstupních prekurzorů. Vybrané vzorky byly dále podrobeny testu rozpustnosti v procesních rozpouštědlech. Na základě získaných poznatků byly připraveny elektrody pro elektrochemické články (Li-S baterie). Homogenita distribuce elektroaktivního materiálu na elektrodě byla zkoumána pomocí prvkové mapy technikou EDS. Elektrochemická charakterizace vybraných vzorků elektrod s inverzně vulkanizovanou sírou byla provedena pomocí metod cyklické voltametrie, elektrochemické impedanční spektroskopie a galvanostatického cyklování s potenciálovým limitem.
|
|
|
Iniciace a rozvoj cyklického poškození v oceli pro energetický průmysl
Horník, Vít ; Mazal, Pavel (oponent) ; Věchet, Stanislav (vedoucí práce)
Hlavní náplní této diplomové práce je stanovení únavových vlastností s využitím nedestruktivních metod zkoušení – metody akustické emise a rentgenové difrakce. Jako modelový materiál je použita reaktorová ocel s označením GOST 15Ch2NMFA, která se používá pro tlakové nádoby reaktoru VVER-1000. Dodaný materiál byl ze dvou taveb oceli, označené jako H a S. Pro základní měření únavových vlastností byla použita asymetrie cyklu R = -1. Část vzorků byla využita pro orientační zjištění únavové pevnosti při asymetrii cyklu R = 0. V průběhu únavového zatěžování byla zaznamenávána rezonanční frekvence zkušebního zařízení a signál akustické emise. Ze záznamu akustické emise byly během celé únavové životnosti odhadovány změny mikrostruktury. Změna mikrostruktury byla experimentálně sledována rentgenovou difrakční analýzou. Mechanismus únavy materiálu lze popsat sledováním mikrostrukturních procesů a příslušných bifurkací s dobrou citlivostí. Výsledky použitých metod naznačují, že v průběhu zatěžování dochází k rozpadu a opětovnému růstu mozaikových bloků. V budoucnu je tak důležité najít korelaci těchto dvou nedestruktivních metod, případně využít dalších metod nedestruktivního zkoušení.
|
|
|
Strukturní studie halogenalkandehalogenasy DgaA z \kur{Glaciecola agarilytica} NO2
BERKOVÁ, Ivana
Halogenalkandehalogenenásy (HLDs) jsou mikrobiální enzymy, které se staly významnou skupinou intenzivního zkoumání v rámci životního prostředí. HLDs jsou schopny ireverzibilní hydrolýzy širokého spektra halogenovaných sloučenin. Mohou být použity při průmyslové katalýze a bioremediaci znečišťujících látek životního prostředí. Protein DgaA byl prvně objeven v mořském sedimentu ve východní části Korei, který patří do nadrodiny a / hydroláz, izolovaná z psychrofilního a mírně halofilního organismu, Glaciecola agarilytica NO2. Hlavním cílem této práce bylo zpracování difrakčních dat z krystalů DgaA proteinů a následné řešení a zpřesnění struktury studovaného proteinu.
|
|
|
Structure of submicrocrystalline materials studied by X-ray diffraction
Matěj, Zdeněk ; Kužel, Radomír (vedoucí práce) ; Lukáš, Petr (oponent) ; Čerňanský, Marian (oponent)
Rentgenovou práškovou difrakcí byla studována struktura submikrokrystalických materiálů. Pro analýzu byla použita především metoda využívající modelování šířek a tvarů difrakčních profilů. Zkoumány byly koloidní nanočástice zlata, měděné vzorky deformované protlačováním a nanočástice oxidu titaničitého připravené různými chemickými metodami. Z charakteristické anisotropie rozšíření difrakčních profilů byly ve vzorcích mědi a zlata rozpoznány dislokace a růstové vrstevné chyby. Z difrakčních dat bylo možné určit hustoty defektů. Možnosti a omezení určování rozdělení velikostí částic pomocí difrakčních metod byly testovány na vzorcích oxidu titaničitého. Částice o velikosti 3-25 nm bylo možné charakterizovat velmi dobře, problémy se projevily pouze v případě, když vzorky obsahovaly zároveň částice velmi rozdílných velikostí. Byly vyvinuty a otestovány difrakční metody a vytvořen počítačový program, které lze používat i k analýze tenkých vrstev.
|
|
|
Krystalová a molekulární struktura granátů z vybraných lokalit Českého středohoří
Píšová, Barbora ; Skála, Roman (vedoucí práce) ; Laufek, František (oponent)
Pro granáty plášťových těles peridotitů a eklogitů vynesených terciérními vulkanity Českého středohoří byly elektronovým mikroanalyzátorem stanoveny obsahy hlavních a vedlejších prvků. Granáty jsou homogenní a odpovídají ze 65-70% pyropu, dalšími významnou měrou zastoupenými koncovými členy jsou almandin, uvarovit a grosulár. Stejnou metodou byly nalezeny a charakterizovány inkluze chemicky odpovídající amfibolům pargasitu, cummingtonitu, magnesio-hornblendu a katoforitu. Dále byly nalezeny inkluze omfacitu, karbonátů, flogopitu, klinochlóru, olivínu, apatitů, minerálů ze skupiny spinelidů a sulfidické fáze patrně blízké pentlanditu. Dále byly vzorky analyzovány práškovou rentgenovou difrakcí. Kvalitativní fázová analýza potvrdila homogenitu pyropů. Zpřesnění parametrů krystalové struktury bylo provedeno pomocí Rietveldovy metody. Ramanova mikrospektroskopie ukázala posuny jednotlivých pásů povolených vibračních módů oproti datům uváděným pro čistý pyrop. Jejich pozice se liší z důvodu substituce Ca za Mg v dodekaedrických pozicích struktury. Byly pozorovány kladné korelace vzájemně mezi prvky Cr, Ca, Mg, Al, Si, Mn, Ti a Na. Kladné korelace byly zjištěny i mezi hustotou a prvky Ca a Cr. Kladné korelace byly pozorovány i mezi mřížkovými parametry a obsahem CaO. Korelace s mřížkovými parametry a...
|
host ::
RSS.