2019

Browse

Now showing 1 - 5 of 16

Hybridní biopolymerní kompozity pro 3D tiskové aplikace
(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, ) Menčík, Přemysl; Jančář, Josef; Bakoš, Dušan; Dzik, Petr
Předkládaná práce popisuje termické a mechanické chování změkčených bio-plastů a bio-kompozitů se zaměřením na použití v 3D tisku. Zkoumán byl vliv chemické struktury změkčovadla na bázi derivátů kyseliny citronové na termické a mechanické vlastnosti vzorků změkčené polymerní směsi poly-3-hydroxybutyrátu a kyseliny polymléčné. Vliv změkčovadla na polymerní matrici a jejich vzájemná kompatibilita byla posuzována rychlostí zamísení změkčovadla do taveniny, respektive rychlostí migrace změkčovadla ven z materiálu za zvýšené teploty. Pomocí modulované diferenciální skenovací kalorimetrie byl sledován vliv struktury změkčovadla na teplotu skelného přechodu a krystalizační kinetiku změkčeného materiálu. Sledováno bylo také chování materiálu při 3D tisku. Pomocí tahové zkoušky byly stanoveny mechanické vlastnosti tištěných těles, především jejich tažnost. Nejvyšší efekt změkčení byl pozorován za použití změkčovadla tributylcitrátu, kdy bylo dosaženo poklesu teploty skelného přechodu o a zvýšení tažnosti o 150 % oproti neměkčené referenci. Takto změkčená polymerní směs vykazovala i dostatečné 3D tiskové vlastnosti a byla využita jako matrice pro kompozity v další části práce. Kompozity byly plněny kaolinem, vápencem, halloysitem, sráženou silikou, mastkem, hydroxidem hořečnatým a sekaným lněným vláknem. U kompozitů byla sledována distribuce částic pomocí skenovací elektronové mikroskopie v závislosti na použití povrchové úpravy plniva. Pomocí viskozimetrie a diferenciální skenovací kalorimetrie byl u kompozitů sledován vliv plniva na reologické chování, krystalizační kinetiku a termickou stabilitu kompozitů. Jejich mechanické vlastnosti a teplota průhybu při zatížení byly sledovány na tělesech připravených 3D tiskem. Kaolin vykazoval v kompozitním materiálu homogenní distribuci částic a zanedbatelný vliv na termickou stabilitu a nukleaci matrice. Kaolinem plněný kompozit navíc vykazoval oproti neplněné referenci o 18 % menší warping při tisku, proto byl kaolin vyhodnocen jako vhodné plnivo pro bioplastové kompozity určené pro 3D tisk a tento kompozit je využíván v další kapitole práce. Pro kompozitní vzorky připravené 3D tiskem byla popsána metoda matematické predikce modulu pružnosti. Kompozity plněné jedním typem plniva - kaolinem, nebo vápencem, respektive kombinací obou plniv byly zkoumány na základě úpravy mikromechanického modelu Halpin-Tsai semiempirickou multiparametrickou Černého rovnicí. Pro kompozity s hybridním plněním je prezentována aditivní a kombinační metoda výpočtu modulu pružnosti. Zavedenou korekcí byla snížena odchylka naměřené a teoretické hodnoty modulu pružnosti kompozitu plněného kaolinem z 21 % na 1 % a kompozitu plněného kaolinem a vápencem z 13 % na 9 %. Tímto přístupem je možno předpovědět modul pružnosti materiálů ze vzorků připravených 3D tiskem.
Aplikace metamastku v anorganických materiálech
(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, ) Bednárek, Jan; Havlica, Jaromír; Rovnaník, Pavel; Palou, Martin
Tato práce se zabývá možností přípravy a charakterizací rentgeno-amorfní delaminované a dehydroxylované mastkové fáze – tzv. metamastku, který by mohl najít využití jako výchozí surovina pro přípravu hořečnato-křemičitých analogů geopolymerů. V průběhu práce byly sledovány změny struktury a morfologie mastkové suroviny. Pro účely práce byly využity dvě různé mastkové suroviny – chloritická a dolomitická. Celý proces přípravy metamastku a jeho reaktivity byl studován pomocí četných instrumentálních technik, jako jsou rentgenová difrakce, simultánní termogravimetrická a diferenční termická analýza, infračervená spektroskopie, skenovací elektronová mikroskopie nebo laserová analýza velikostí částic. Metamastek lze připravit mechanochemickou aktivací mastkové suroviny a následnou kalcinací produktu aktivace. Mechanochemická aktivace vede k rozbití původní krystalické struktury suroviny a k přetržení většiny vazeb, čímž vzniká prakticky amorfní a delaminovaný produkt. Většina hydroxylových skupin je převedena na molekuly vody, které zůstávají adsorbované nebo koordinované ve struktuře suroviny. Během kalcinace dojde k odstranění těchto molekul ze struktury produktu aktivace.
Pokročilé fluorescenční techniky ve výzkumu micelárních systémů a jejich interakcí s biopolymery
(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, ) Holínková, Petra; Pekař, Miloslav; Burgert, Ladislav; Táborský, Petr
Tato disertační práce je věnována studiu pokročilých stacionárních a časově rozlišených fluorescenčních technik určených pro výzkum vlastností micelárních systémů. Vybrané fluorescenční metody byly použity pro charakterizaci kationtových micelárních systémů septonexu a CTAB a následně pro studium jejich interakcí s hyaluronanem. Za pomoci pyrenu jako fluorescenční sondy bylo studováno agregační chování daných tenzidů, z emisního polaritního indexu pyrenu byla určena jejich kritická micelární koncentrace (CMC) a pomocí zhášení fluorescence pyrenu agregační číslo micel. Dále byly studovány změny základního fluorescenčního chování fluoresceinu a prodanu v koncentrační škále septonexu od velmi nízkých koncentrací pod CMC až po několikanásobně vyšší koncentrace než CMC. Velkou kapitolu tvoří studium Försterova přenosu energie mezi perylenem a fluoresceinem v micelárním prostředí daných tenzidů a vliv přídavku hyaluronanu do tohoto systému. Následující kapitola je věnováno stacionárnímu a časově rozlišenému měření anizotropie fluorescence a jeho použití pro studium vlivu postupného přídavku hyaluronanu k micelárnímu roztoku septonexu a CTAB. Poslední kapitola pojednává o fotofyzikálním chování prodanu v různých prostředích (voda, septonex pod i nad CMC, roztok hyaluronanu, micelární roztok septonexu s hyaluronanem), které bylo diskutováno na základě měření časově rozlišených spekter.
Plazmochemické odstraňování korozních vrstev bronzu
(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, ) Miková, Petra; Krčma, František; Slavíček, Pavel; Tiňo, Jozef
V této dizertační práci byla řešena problematika aplikace nízkotlakého nízkoteplotního plazmatu na vrstvy korozních produktů na bronzu. Vrstvy korozních produktů na vzorcích byly připravovány uměle. Díky tomu měly stejné složení a mohly být během experimentů nevratně zničeny, což by u reálných archeologických artefaktů nebylo možné. Vzorky byly nařezány z bronzu, slitiny mědi a cínu, s ohledem na velikost plazmochemické aparatury. Pomocí XRF bylo zjištěno složení bronzu. Každý vzorek byl před uložením do korozně aktivního prostředí omyt etanolem a osušen proudem teplého vzduchu. Až do této fáze byl postup pro všechny vzorky stejný. Při tvorbě vrstev korozních produktů bylo potřeba zohlednit dva faktory: časové možnosti a reálnost korozně aktivního prostředí. Díky kladení důrazu na jeden či druhý faktor vzniklo několik skupin vzorků s různě degradovanými povrchy. Nejrychlejším způsobem bylo umístění vzorků do korozní komory, kde na ně působil roztok chloridu sodného za zvýšené teploty. Vzorky zkorodovaly během několika dnů. Delším, ale z hlediska kompaktnosti lepším způsobem, se ukázal postup, kdy byly vzorky uzavřeny do exsikátoru. Na jeho dně se nacházela Petriho miska s anorganickou kyselinou, v našem případě kyselinou chlorovodíkovou. Tímto způsobem zkorodovaly vzorky během jednoho měsíce. Nejdelším, ale nejrealističtějším, postupem bylo zakopání vzorků do půdy respektive do kompostu. Tento postup však prodloužil délku tvorby vrstev korozních produktů na dva roky. Po vytažení vzorků z kteréhokoliv korozního prostředí, byly vzorky vysušeny za sníženého tlaku a následně byly uloženy do bariérové folie společně s absorbéry vlhkosti a kyslíku. Vzorky s takto připraveným vrstvami korozních produktů byly ošetřeny v nízkotlakém nízkoteplotním plazmatu. Ošetření probíhalo v aparatuře, jejímž základem byl reaktor – válec z křemenného skla o průměru 100 mm a délce 900 mm. Do reaktoru byl přiváděn pracovní plyn nebo směs pracovních plynů o celkovém průtoku 50 sccm. V našem případě se jednalo o čistý vodík nebo jeho směs s argonem. Odtah vzniklých plynných sloučenin zajišťovala rotační olejová vývěva. Před ošetřením byl tlak v reaktoru 10 Pa, během ošetření 150 Pa. Energie byla do systému dodávána z vysokofrekvenčního generátoru (13,54 MHz) přes dvě měděné elektrody umístěné vně reaktoru. Podle způsobu dodávání energie bylo ošetření prováděno v kontinuálním nebo v pulzním režimu. Během experimentu byla sledována teplota vzorku a vyhodnocována emisní spektra z OES. Teplota vzorku se během výzkumu ukázala jako jeden z klíčových faktorů. Měření probíhalo nejprve termočlánkem, později se přešlo na teplotní čidlo s optickým přenosem dat. Byla stanovena bezpečná teplota a tou se poté řídil celý proces. Dále byl zkoumán vliv způsobu dodávání energie, velikosti dodávaného výkonu, velikosti vzorku, přítomnosti inkrustačních vrstev a složení pracovního plynu. Po aplikaci plazmatu byly vzorky analyzovány pomocí SEM – EDX a XRD. Po vyhodnocení získaných poznatků a zkušeností byl ošetřen reálný artefakt – bronzové dláto z naleziště u Boskovic. K tomuto artefaktu chyběla dokumentace, proto ho bylo možno použít k ověření získaných poznatků o plazmochemické redukci.
Printed Biosensor Based on Organic Electrochemical Transistor
(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, ) Omasta, Lukáš; Salyk, Ota; Mikula, Milan; Boušek, Jaroslav
Organické elektronické zariadenia sú vyvíjané ako vhodné riešenia senzorov pre bioelektroniku, a to najmä kvôli dobrej biokompatibilite organických polovodičov v nich použitých. Takzvané biosenzory dokážu premeniť elektrochemické procesy na elektronický signál. Matrica takýchto biosenzorov môže simultánne skenovať množstvo biologických vzoriek, alebo rôznych tkanív v živých systémoch. Aktívnou súčasťou zariadenia je organický elektrochemický tranzistor (OECT). V tejto práci je diskutovaný teoretický rámec fungovania takéhoto zariadenia, jeho elektrická charakterizácia, aplikácia v biosenzoroch na báze buniek, spôsoby výroby a aktuálnym stavom techniky v oblasti organickej elektroniky. Experimentálna časť obsahuje konkrétne výrobné postupy vývoja OECT zariadení, ktoré boli použité v našom laboratóriu. Hlavný dôraz sa kladie na schopnosť vyrobených zariadení detekovať reakciu a monitorovať stimuláciu elektrogenných buniek. Za týmto účelom boli vyvinuté matice mikroelektródových OECT zariadení založených na polovodivom polyméri PEDOT:PSS. Tieto boli vyrobené s využitím bežnými tlačiarenských techník (atramentová tlač a sieťotlač) spolu so štandardnými litografickými postupmi. Najnovšie nami vyvinuté zariadenia dosahujú najväčšieho zosílením signálu, g = 2,5 mS a časovú konštantu t = 0,15 s. Tieto zariadenia sú porovnateľné, často dokonca lepšie ako niektoré iné najmodernejšie a plne litograficky pripravené senzory.

Browse

Recent Submissions