Browsing by Author "Ulrich, Tomáš"
Now showing 1 - 5 of 5
Results Per Page
Sort Options
- ItemOptická nanovlákna(Technická Univerzita v Liberci, 2012) Ulrich, Tomáš; Šulc, MiroslavOptická vlákna, jejichž průměr je menší než vlnová délka světla jimi vedeného, která jsou v anglické literatuře známa jako tzv. MNF (Micro/Nano Fibers), otevírají nové možnosti v nepřeberném množství aplikací. Tato vlákna nabízejí oproti konvenčním optickým vláknům nesporné výhody, jakými jsou např. snadná výroba, kompaktní rozměry, nižší ztráty a energetická náročnost, rychlá odezva, cena atd. MNF jsou specifická hlavně faktem, že je vedený optický signál, šířený totálním odrazem, těsně držen vláknem. Avšak jistá jeho část je vedena podél vlákna ve formě evanescentního pole. Již sama tato skutečnost vytváří velký aplikační potenciál. Mezi hlavní oblastí využití těchto vláken, ve kterých se světlo šíří takto specificky, patří především fotonika (např. vazebné členy, filtry), dále jsou využívány jako senzory, detektory a sondy. Uplatňují se též v oblasti plasmoniky a nelineární optiky. Mimoto jsou využívány jako lasery a komponenty složitějších zařízení. Tato práce se snaží přiblížit problematiku MNF na základě uceleného přehledu, neopomíjejícího historii, výrobu, vlastnosti ani aplikace těchto miniaturních vláken a je završena specifickým experimentálním výzkumem, který se skládal z výroby samotných vláken a jejich použití jako potenciálních vlnovodů. Byla připravena jak vlákna skleněná, tak i polymerní. Jejich vlnovodné vlastnosti byly demonstrovány v ojedinělém experimentu, založeném na nepřímé vazbě světla z optického hranolu do připravených submikronových vláken, využívajícím evanescentní navázání laserového světla. Pod optickým mikroskopem byla za pomocí piezoelektrického aktuátoru upravována vzdálenost mezi hranolem a vlákny. Pro účinnou evanescentní vazbu bylo nutné přiblížit oba objekty do vzdálenosti menší, než je vlnová délka světla. Po sérii pokusů se do několika různých vláken podařilo navázat použité červené laserové světlo. To spolu s možností jejich přípravy potvrdilo nejen teoretické předpoklady, ale zároveň poukázalo na možnost dalšího výzkumu MNF na zdejší univerzitní půdě.
- ItemOptická nanovláknaUlrich, Tomáš
- ItemOptimalizace parametrů dutinových rezonátorů s rezonanční membránouUlrich, Tomáš; Kalinová Klára, Ing. Ph.D.; Skolitel : 54839 Skrbek Jan, doc. Ing. Dr.; Konzultant : 62954 Rozmajzl Petr, Ing.; Konzultant2 : 64566 Švéda Zdeněk, Ing.Obecným problémem dneška je vyřešení otázky všudypřítomného hluku, který je velmi obtížné pohlcovat v oblasti nízkých frekvencí zvukového vlnění. Neboť je z principu potřeba materiálu velké tloušťky. Pohltivá sendvičová řešení uvažovaná v této práci jsou založena na resonančním principu nanovlákenné membrány a úspěšně působí jako širokospektrální zvukově pohltivá řešení. Nanovlákenná vrstva zanedbatelné tloušťky, připravená z roztoku polymeru (např. PA6, PVA, PUR, aj.) metodou elektrostatického zvlákňování, je schopna rezonovat na vlastní frekvenci a tím pohlcovat kritické nižší zvukové frekvence. Tyto výjimečné vlastnosti jsou dány povahou nanovlákenných vrstev - zejména malým průměrem vláken, resp. velkým specifickým povrchem. To umožňuje vyšší viskózní ztráty. Optimální tuhost membrány pak díky nanovlákenné struktuře umožňuje snadnější rezonanci systému. Tak byly vyvinuty a optimalizovány akustické systémy ve formě nanovlákenné resonanční membrány tlumené pohltivým porózním materiálem, které pohlcují zvuk již od oblasti nízkých frekvencí a přitom zůstávají pohltivými pro frekvence vyšší. Resonanční membránou byly dále optimalizovány dutinové rezonátory a perforované panely. Byly navrženy optimální materiály a strukturní parametry jednotlivých akustických prvků. Ty byly poté vyrobeny a jejich pohltivost hodnocena metodou Dvoumikrofonové impedanční trubice. Na základě toho došlo k optimalizaci strukturních parametrů a byla vybrána nejvýhodnější uspořádání akustických systémů, která byla testována nejprve v laboratorním měřítku opět pomocí Dvou-mikrofonové impedanční trubice, poté nezávislou laboratoří v dozvukové místnosti a nakonec ještě podstoupila zkoušky hořlavosti. Ukázalo se, že akustické systémy s nanovlákennou vrstvou zvyšují hodnoty zvukové pohltivosti a posouvají ji do oblasti nízkých a středních kmitočtů. Oproti samotným akustickým systémům přitom dochází k výraznému snížení tloušťky pohltivého materiálu, přičemž zvuková pohltivost je vyšší či stejná.Zde optimalizovaná akustická řešení jsou novým technologickým směrem akustiky. Při nízké hmotnosti a minimální tloušťce (nižším odsazení od obkládaných stěn) nabízí účinný, esteticky zajímavý, funkčně modifikovatelný a ekonomicky výhodný způsob jak řešit prostorovou akustiku objektů nebo odhlučnění provozních elektromechanických zařízení.
- ItemRole of porosity on nanofibrous membrane sound absorption properties(2019) Ulrich, Tomáš; Arenas, Jorge P.A thin nanofibrous layer used as a membrane can vibrate at low frequencies due to small interfibrous spaces and planar arrangement that are forced by low-frequency sound waves. Nanofibrous layers of very small thickness having three different surface area densities were manufactured from a polymer solution of PVA using the electrospinning method. Due to resonance at its natural frequency, the membrane is able to absorb sound energy. These unique properties come from the nature of nanofibrous webs, small fibrous diameter, the high surface area of the layer, its inner structure, and inter-fibrous spaces causing high viscous losses inside the material. Optimal rigidity and placement of the membrane facilitate its vibration. Under certain humidity conditions, visible changes in PVA fibrous structure occur, as PVA accumulates fluid in its polymer chains. Thus, the PVA membrane structure (porosity) was controlled in the range of limit values by using different vapor application time. A standard two-microphone impedance measurement tube was employed to measure the sound absorption coefficient of the nanofibrous membranes. Structural properties have been investigated with pore-size assessment, supported by air permeability and airflow resistivity measurements, all covered by Scanning Electron Microscopy. Effects of these parameters on the sound energy dissipation were compared with the sound absorption results and are discussed in this article. It has been observed that the value of membrane‟s porosity and resistance to airflow affect its dampening capacities, recognizing that there are additional mechanisms beyond sound absorption of nanofibrous membranes that must be investigated, thus indicating the important role of membrane nanofibrous structure in sound absorption.
- ItemSound Absorption of Sustainable Polymer Nanofibrous Thin Membranes Bonded to a Bulk Porous Material(MDPI, 2020-03-02) Ulrich, Tomáš; Arenas, Jorge P.In this paper, the standardized characterization of nanofibrous membranes used to coat three porous bulk acoustical materials (melamine foam, a polyester textile, and an MDF perforated panel) is presented. The membranes were manufactured from recyclable Polyamide 6 (PA6) and water-soluble polyvinyl alcohol (PVA) using the needleless electrospinning technique. This resulted in very thin membranes that had high porosity and very high airflow resistivity. The membranes were collected in a high-permeability nonwoven substrate. Measured results in both an impedance tube and a reverberation room showed significant improvements in the sound absorption performance of the bulk materials after incorporating the nanofibrous layer. The application of the membranes on the surface of a traditional air-backed perforated panel also improved the sound absorption, exhibiting a broad peak of sound absorption in the low-frequency range. This was particularly true when the membrane area weight was increased. It is concluded that these materials, manufactured as described in this paper, can be alternatives to glass, mineral, and ceramic fibrous materials, which have high carbon footprints.