2023

Browse

Now showing 1 - 5 of 12

Syntéza, charakterizace a aplikace nových typů vláknitých struktur
(Vysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT, ) Hromádko, Luděk; Macák, Jan; Kočí,, Kamila; Pekař, Miloslav
Tato práce představuje komplexní výzkum odstředivého zvlákňování a zejména nových přístupů pro syntézu nano- a mikrovláken touto zajímavou technologií. Představeny jsou nové typy polymerních vláken a také anorganická (keramická) vlákna spolu s jejich charakterizací a využítím v různých aplikacích. V první části je popsáno a vysvětleno mnoho dostupných technik pro přípravu vláken. Jsou popsány a diskutovány jejich výhody a nevýhody. Poměrně velká pozornost je věnována elektrostatickému zvlákňování a odstředivému zvlákňování, které patří mezi nejčastěji používané techniky průmyslové výroby vláken. Podkapitola o aplikacích popisuje hlavní aplikace vláken jako např. filtrace vzduchu/vody, tkáňové inženýrství, kontrolované dávkování léků nebo jako součást separátorů Li-ion baterií. Druhá část představuje rozsáhlou experimentální a srovnávací studii dvou nejpoužívanějších technik pro přípravu vláken, elektrostatického zvlákňování a odstředivého zvlákňování. Pro srovnání těchto technik byly použity polyvinylpyrrolidon (PVP) a polyvinylalkohol (PVA), jako nejčastěji používané polymery pro přípravu vláken. Bylo sledováno mnoho parametrů (teplota vzduchu, vlhkost, rotace atd.) a byl studován jejich vliv na kvalitu vláken. Tak velká srovnávací studie elektrostatického a odstředivého zvlákňování dosud nebyla před námi s takovýmto úsilím publikována. Třetí část ukazuje přípravu vláken WO3 pomocí odstředivého zvlákňování. Je demonstrována nová, jednoduchá a zelená receptura zvlákňovacího roztoku na bázi metawolframanu amonného (NH4)6H2W12O40.xH2O a polyvinyl pyrrolidonu (PVP). Zvlákňovací roztok byl vyladěný pro odstředivé zvlákňování. Je ukázán vliv variací koncentrace polymeru a prekurzoru na vlastnosti výsledných vláken. Výsledná vlákna s nejvyšším fotokatalytickým výkonem jsou porovnána s vlákny připravenými elektrostatickým zvlákňováním a komerčně dostupnými nanočásticemi. Vlákna připravená odstředivým zvlákňováním vykazovala 1,4 až 4krát lepší fotokatalytickou aktivitu. Připravená vlákna mají vyšší měrný povrch (SBET = 22,3 m2/g) ve srovnání s vlákny připravenými electrostatickým zvlákňováním (SBET = 7,4 m2/g) a nanočásticemi (SBET = 6,4 m2/g). Čtvrtá část ukazuje přípravu amorfních vláken SiO2. Byl vyvinut nový recept pro odstředivé zvlákňování. Zvlákňovací roztok je založen na použití tetraethylorthosilikátu (TEOS) a polyvinylpyrrolidonu (PVP). Kalcinačního profil byl vyladěn pro dosažení vláken SiO2 s měrným povrchem 824 m2/g. Připravená vlákna SiO2 měla distribuci velikosti pórů 2 – 10 nm a objem pórů 0,547 cm3/g. Připravená vlákna měla lepší adsorpční kapacitu vody ve srovnání se silikagelem stejného typu. Pátá část ukazuje přípravu vláken ZrO2 s přídavkem yttria (Y). K přípravě vláken ZrO2 byly použity dva různé prekurzory. Použití čistého prekurzoru Zr vedlo k vláknům obsahujícím směs monoklinické a tetragonální struktury. Přídavek asi 3 mol. % yttria vedlo k tomu, že vlákna sestávají pouze z tetragonální fáze, která je stabilizovaná Y. Přídavek yttria také vedl k menší velikosti krystalitů ve srovnání s čistými ZrO2 vlákny.
Mechanismy poškození niklové superslitiny René 41 při únavě
(Vysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT, ) Babinský, Tomáš; Polák, Jaroslav; Pippan, Reinhard; Růžička,, Milan
Předkládaná práce se zabývá vznikem poškození ve tvářené niklové superslitině René 41, která je podrobena únavovému zatěžování za pokojové a zvýšené (800 °C) teploty. Slitina byla zkoumána ve dvou termodynamických stavech: po rozpouštěcím žíhání a po stárnutí. Jednoosé zkoušky nízkocyklové únavy byly prováděny symetricky vzhledem k řízené veličině, kterou byla celková podélná deformace. Za účelem studia mechanismů poškození a jejich souvislosti s plastickou deformací byly aplikovány techniky elektronové mikroskopie doplněné o analýzu cyklické odezvy ve formě hysterezních smyček statistickým přístupem. Navíc byly provedeny přerušované únavové zkoušky za účelem studia vývoje povrchového reliéfu ve vztahu k dislokační substruktuře, k čemuž bylo opět využito elektronové mikroskopie. Porušení za pokojové teploty bylo povětšinou transkrystalické, únavové trhliny iniciovaly především uvnitř zrn z povrchového reliéfu. Srovnáme-li dva zkoušené stavy, stárnutý materiál vykazoval vyšší hodnoty cyklického napětí a při srovnatelném napětí dosahoval vyšších životností. Cyklická deformace byla od prvního cyklu lokalizována do persistentních skluzových pásů. Bylo zjištěno, že většina skluzových pásů vzniká na začátku únavového života, kvůli čemuž jsou koherentní precipitáty ‘ významně deformovány pouze na začátku únavového života. Skluz v persistentních skluzových pásech vedl k vytvoření povrchového reliéfu ve formě skluzových schodů, extruzí a intruzí. Vznik povrchového reliéfu byl podrobně diskutován s existujícími modely. Vysokoteplotní expozice měla za následek oxidaci povrchu, zejména na oslabených hranicích zrn, kde iniciovaly a následně se šířily únavové trhliny. Výsledné poškození bylo tudíž interkrystalické.
Molekulární samouspořádávání na površích: role pokrytí, orientace povrchu a kinetiky
(Vysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT, ) Makoveev, Anton Olegovich; Čechal, Jan; Lackinger, Markus; Casu, Benedetta
Molekulární samouspořádávání je sofistikovaný přírodní jev založený na principech supramolekulární chemie. Není divu, že byl využit ke konstrukci molekulárních systémů na površích. Ačkoli je oblast molekulární samouspořádávání na površích poměrně vyspělá, stále ještě chybí ucelené systematické poznatky zahrnující např. univerzální parametrické modely. V této souvislosti předkládáme práci, jejímž cílem je objasnit závislost molekulárního samouspořádávání na površích na vnějších parametrech. Nejprve se zabýváme vlivem difuzně omezených podmínek. Za tímto účelem bylo zkoumáno samouspořádávání kyseliny 4,4'-bifenyldikarboxylové (BDA) na Ag(001) při úplném pokrytí monovrstvou a porovnáno se samouspořádávání při submonovrstevném pokrytí. Dále diskutujeme roli orientace povrchu. Za tímto účelem je předložena srovnávací studie samouspořádávání BDA na Ag(001) a Ag(001). Nakonec se zabýváme kinetikou procesu na povrchu a tím, jak ji lze ovlivnit netermální aktivací. Toto je demonstrováno na studiu kinetiky deprotonační reakce BDA vyvolané nízkoenergetickým elektronovým svazkem. Věříme, že naše práce přináší nové poznatky do systematického obrazu samouspořádávání molekul na površích a je tak významným krokem k vývoji ucelených parametrických modelů.
Analýza a modifikace 1D nanostruktur
(Vysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT, ) Kachtík, Lukáš; Kolíbal, Miroslav; Houben,, Lothar; Šlouf,, Miroslav
Tato disertační práce se zabývá strukturální a spektrální analýzou 1D nanostruktur. Nejprve jsou představeny techniky pro určení krystalografické struktury, stejně jako spektroskopické techniky, které byly použity pro tuto analýzu – jejich popis a možnosti. Disertace pokračuje analýzou InAs a Ge nanodrátů, kde se analýza zaměřuje na krystalografický směr růstu těchto nanodrátů a jejich dopování. Následující kapitola zahrnuje analýzu vícestěnných WS2 nanotrubic pomocí Ramanovy spektroskopie a postup, pomocí kterého by bylo možné spočítat počet stěn těchto nanotrubic. Disertace pokračuje analýzou WOx nanodrátů, které vznikly po oxidaci WS2 nanotrubic. Následuje nejobsáhlejší kapitola zaměřující se na určení chirality nejsvrchnější stěny vícestěnné WS2 nanotrubice, která mimo jiné odhaluje i proces růstu jednotlivých stěn při tvorbě těchto nanotrubic. V příloze je pak popsán postup, při kterém byl vytvořen autoregulační prvek vyhřívání držáku vzorků rastrovacího elektronového mikroskopu – jak hardwarová, tak softwarová část.
Optimalizace magnetických nanočástic pro hypertermii ve viskózních prostředích
(Vysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT, ) Sojková, Tereza; Gröger, Roman; Fabián,, Martin; Hovorka,, Ondrej
Jednodoménové superparamagnetické nanočástice oxidu železa hrají významnou roli v magnetické hypertermii, což je slibná terapeutická metoda, která může potenciálně léčit jakýkoli druh nádoru. Je obecně známo, že rakovinné buňky jsou citlivější na zvýšenou teplotu než buňky zdravé. Léčba rakoviny hypertermií se opírá o tuto skutečnost. Aplikace střídavého magnetického pole s frekvencemi o stovkách kHz způsobí rozptyl energie z nanočástic (10-50 nm) do okolní tkáně. Klíčovým parametrem, který určuje účinnost nanočástic, je specifická rychlost absorpce (SAR), která je komplexní funkcí tvaru, velikosti a povlaku těchto částic. Mimo to, je délka expozice AC polem omezena tendencí nanočástic k agregaci při použití in vivo. Cílem této práce je vyvinout protokol syntézy pro přípravu nanočástic oxidů železa o stejné velikosti, které vykazují vysoké hodnoty SAR a dobrou koloidní stabilitu. Nanočástice byly připraveny dvěma typy chemické syntézy, precipitací a tepelným rozkladem, a vliv reakčních podmínek na velikost, tvar a magnetické vlastnosti těchto nanočástic byl pečlivě prozkoumán. Tepelný rozklad se ukázal jako vhodnější varianta pro přípravu jednovelikostních nanočástic oxidů železa, kde byly podrobněji zkoumány zejména nanokrychle typu jádro-obálka. Jejich velikost, stupeň polydisperzity, koloidní stabilita a morfologie byly studovány dynamickým rozptylem světla ve spojení s transmisní a skenovací elektronovou mikroskopií. Fázové složení nanočástic bylo charakterizováno práškovou rentgenovou difrakcí a Mössbauerovou spektroskopií a spektroskopií ztráty energie elektronů. Rentgenová difrakce byla rovněž použita ke studiu fázových transformací v nanočásticích typu jádro-obálka. Jejich magnetické vlastnosti byly zkoumány pomocí vibrační magnetometrie a elektronové holografie. U nanočástic typu jádro-obálka byl posuzován take jejich aplikační potenciál pro použití při magnetické hypertermii, zobrazování technikou MPI a pro použití jako kontrast při magnetické rezonanci. Tato práce rozšiřuje znalosti o nanočásticích oxidu železa v závislosti na velikosti pro biomedicínské aplikace. Výsledky pro 20 nm nanokrychle po úplné fázové transformaci ukazují velmi dobré možnosti ohřevu pro použití při magnetické hypertermii a třikrát vyšší MPI signál ve srovnání s komerčně používaným indikátorem VivotraxTM.

Browse

Recent Submissions