Browse
Recent Submissions
Now showing 1 - 5 of 12
- ItemThermoelectric Behavior of Copper-Nickel Polyethylene Terephthalate Fabric(2025-07-31) Zhang, Xiuling; Křemenáková Dana, doc. Dr. Ing. :54690Textilní termoelektrické materiály získávají stále větší význam pro svoje možné aplikace v oblasti nositelné elektroniky, díky své flexibilitě, prodyšnosti a schopnosti generovat elektrickou energii z tepelné energie. Přesto zůstává dosažení vysoké termoelektrické výkonnosti spolu s mechanickou odolností a stabilitou klíčovou výzvou. V této práci byly použity polyesterové netkané textilie úspěšně potažené niklem (Ni) a mědí (Cu) (Ni@Cu-coated fabrics) pomocí kombinace chemického pokovování a elektrolytické depozice. Měděná vrstva byla nejprve vytvořena chemickým pokovováním a následně elektrolyticky, přičemž depozice niklu byla přesně řízena úpravou doby elektrolytické depozice. Byla provedena komplexní charakterizace vzorků zahrnující analýzu složení, popis morfologie, a strukturální analýzu. Morfologická analýza vedla k závěru, že nikl postupně pokrývá měděnou vrstvu a vyplňuje póry textilie se zvyšující se dobou elektrolytické depozice, přičemž vznikají nanoskopické, rovnoměrné a kompaktní vrstvy. Strukturální analýza a analýza valenčních stavů identifikovaly oxidy mědi převážně v oblasti chemického pokovování a oxidy niklu ve vrstvě niklu, přičemž bylo zjištěno, že obě tyto složky přispívají ke zlepšení termoelektrických vlastností materiálu. Ve srovnání s konvenčním elektrolytickým pokovováním niklem na měděné fólii se díky nanoskopické distribuci kovových částic a stabilizačnímu účinku oxidů mědi na elektrickou vodivost výrazně snížilo riziko zkratu. Pro hodnocení termoelektrických vlastností byly vyvinuty dva testovací systémy: model kontinuálního chlazení pro široké teplotní rozsahy (11,5 °C až 110 °C) a model s regulovanou teplotou pro přesné testování (14 °C až 62 °C). Obě metody prokázaly silnou podobnost výsledků, což potvrzuje použitelnost kontinuálního chlazení. Seebeckův koeficient zůstal stabilní v rozmezí 8,75 až 17,50 V/K při vysokých teplotních rozdílech. Materiál vykazoval rychlou termoelektrickou odezvu s časovými konstantami (t0,63 a t0,93) 2,5 sekundy a 4 sekundy při teplotním rozdílu 5 °C. Textilie si také zachovaly stabilní chování při krutu, vystavení větru a ostatním klimatickým faktorům (zejména vlhkosti) a po praní. Kromě termoelektrických vlastností vykazovaly "Ni@Cu-coated fabrics" vynikající flexibilitu, prodyšnost, elektromagnetické stínění a tepelný komfort, což je činí vhodnými pro aplikace v inteligentních nositelných textiliích. Tato práce prokazuje praktickou strategii pro navrhování vysoce výkonných textilních termoelektrických materiálů, otevírající cestu k pokročilým materiálům zajištujícím nositelné generátory elektrické energie z energie tepelné a naopak.
- ItemComplex Analysis of EMI Shielding Fabrics(2025-04-24) Hu, Shi; Křemenáková Dana, doc. Dr. Ing. :54690V mnoha studiích bylo prokázáno, že použití textilních materiálů s funkční povrchovou úpravou je účinným postupem pro stínění elektromagnetického rušení (EMI) v reálných podmínkách. Ve srovnání s metalizovanými materiály začleněnými do tkaných textilních substrátů získávají netkané textilie s povrchovým nánosem kovů stále širší uplatnění v elektromagnetických stínicích materiálech díky jejich rychlé výrobě, nákladové efektivitě, flexibilní tenké struktuře a snadnému zpracování. U netkaných textilií s povrchovou úpravou kovovými částicemi je účinnost elektromagnetického stínění často omezena díky strukturnímu uspořádání vlákenné fáze. Strukturální modelování a simulace elektromagnetických stínicích vlastností zůstávají obecně málo prozkoumanými oblastmi. Rovněž chybějí studie pro předpověď účinnosti elektromagnetického stínění pomocí matematických modelů. V praktických aplikacích představuje rozpor mezi odolností proti praní a prodyšností textilií s povrchovou úpravou kovovými částicemi trvalou výzvu. Mnoho studií zaměřených na zvýšení odolnosti těchto materiálů proti praní často zanedbává nebo nevyhnutelně snižuje jejich prodyšnost. Navíc relativně nízká úroveň mechanických vlastnosti textilií s povrchovou úpravou kovovými částicemi dále omezují jejich použití pro elektromagnetickém stínění za náročných environmentálních podmínek. Tato disertační práce má formu souhrnných komentovaných vědeckých článků, které jsem publikoval v impaktovaných časopisech za účelem řešení výše uvedených problémů. Použitím vícevrstvé struktury je účinnost elektromagnetického stínění textilií s povrchovou úpravou kovovými částicemi účinně zvýšena o více než 88 % při pěti vrstvách, aniž by se měnil typ kovových částic v povrchovém nánosu. Na základě výrazného vývoje simulačních metod a matematických predikčních modelů byly v této práci vytvořeny efektivní nástroje pro navrhování a studium elektromagnetických stínicích vlastností textilií s povrchovou úpravou kovovými částicemi. Navíc povlakem pomocí technik chemické depozice Parylenu-C z plynné fáze bylo dosaženo jak zvýšené odolností proti praní, tak i prodyšnosti u textilií s povrchovou úpravou kovovými částicemi. V této disertační práci je proveden hlubší a systematický výzkum EMI stínění textilií s povrchovou úpravou kovovými částicemi. Získané výsledky nejen odstraňují nedostatky v simulacích a modelování elektromagnetického stínění pro předpovědi účinnosti stínění pro netkané textilie s povrchovou úpravou kovovými částicemi, ale také úspěšně řeší problémy s odolností proti praní a prodyšností. Tato práce rovněž navrhuje efektivní metodu pro zvýšení elektromagnetických stínicích vlastností textilií s povrchovou úpravou kovovými částicemi pomocí vícevrstvých struktur. Výsledky této disertační práce poskytují hlubší teoretický základ pro návrh a výrobu vysoce účinných textilií pro elektromagnetické stínění, rozšiřují rozsah použitelnosti a budou využitelné, zejména pro aplikaci netkaných textilií pokovených kovovými částicemi v různých oblastech elektromagnetického stínění.
- ItemPreparation, Characterization and Application of Cellulose Matrix Composites(2024-12-13) Tan, Xiaodong; Šašková Jana, Ing. Ph.D. :57793V současné době byly učiněny významné pokroky ve vývoji elektronických komponent a zařízení umožňující vytváření lehkých, odolných a ekologicky šetrných vodivých materiálů vhodných pro širokou škálu aplikací. Tato práce je zaměřena na inovativní přístupy k vývoji takových materiálů, se zdůrazněním jejich potenciálních multifunkčních projevů. První část práce je zaměřena na vytvoření hybridní membrány celulóza/oxid grafénu (GO) prostřednictvím procesu ekologického síťování silanu, který se vyznačuje jednoduchostí a minimální ekologickou stopou. Tato membrána se vyznačuje výjimečnými vlastnostmi, hydrofobní povahou, podporující samočistící schopnosti. Tato optimalizovaná hybridní membrána také dosahuje podstatného snížení povrchového odporu na hodnotu 720,69 . Rychlá tepelná odezva hybridní membrány, která se je schopna zahřát i zchladit během pouhých 5 sekund, spolu s její elektrotepelnou stabilitou, ji předurčuje pro aplikace v dynamických prostředích, jako jsou inteligentní textilie a elektrická topná zařízení. Druhá část práce se zaměřuje na modifikaci viskózových netkaných textilií pomocí 3-merkaptopropyltrimethoxysilanu (3-MT), pro usnadnění procesu pokovování částicemi mědi. Tento inovativní přístup vede k zavedení skupin SH na povrch viskózy, což výrazně zlepšuje její afinitu k iontům mědi. Modifikovaný materiál vykazuje zlepšenou odolnost proti korozi se snížením rychlosti koroze o 58 % ve srovnání s jeho nemodifikovaným protějškem. Navíc jeho odezva zahřívání Joule je pozoruhodně rychlá, nastává během 10 sekund při nízkém použitém napětí 1 V a vykazuje výjimečnou účinnost stínění proti elektromagnetickému rušení (EMI) s hodnotou přesahující 50 dB. Díky tomu je materiál vhodným kandidátem pro chytré oblečení, stínící bariéry EMI a senzory. Získané výsledky jsou důležité pro budoucí směr vývoje elektronických zařízení, se zaměřením na udržitelnost, efektivitu a integraci nových materiálů pro zlepšenou výkonnost a funkcionalitu.
- ItemNew System of Electrodes for Supercapacitor(2024-12-13) Peng, Qingyan; Venkataraman Mohanapriya, M.Tech., M.F.Tech., Ph.D. :67443Tato práce představuje nový přístup k vývoji flexibilních superkondenzátorů, které využívají technologii reaktivního inkoustového tisku (RIP) k nanášení a "in-situ" redukci jednoduchých/kompozitních grafénových inkoustů na různé textilní substráty. Tato metoda využívá pokročilé techniky inkoustového tisku a umožňuje přesné nanášení materiálu a ladění složení, což umožňuje výrobu vysoce výkonných flexibilních elektrod vhodných pro superkondenzátory. První část této studie se zaměřuje na vytvoření ultralehkých čistých pevných superkondenzátorů s redukovaným oxidem grafénu (rGO) při použití nanovlákenných substrátů z polyvinylidenfluoridu (PVDF). Elektrody rGO/PVDF byly připraveny v různých tloušťkách vrstev inkoustovým tiskem a optimalizovány chemickou redukcí in-situ pomocí kyseliny L-askorbové (AA). Dopad tiskových vrstev rGO na jejich elektrochemické vlastnosti a další výkonnostní metriky byl analyzován pomocí potenciostatu Interface 1010E a jeho příslušenství. Kromě toho se k posouzení změn v morfologii a chemické struktuře povrchů elektrod použily pokročilé analytické techniky, jako je SEM, EDX, FTIR, Raman a XPS. Bylo ukázáno, že GO inkoust rovnoměrně pokrývá povrch PVDF nenavláčen a je úspěšně redukován in-situ na rGO. Vrstvy rGO dosahují vysoké vodivosti a dobrého elektrochemického výkonu na nanovlákenných membránových substrátech, přičemž vykazují maximální specifickou kapacitu 85,66 F/g. Kromě toho elektrody rGO/PVDF vykazují silnou stabilitu cyklu, udržují 93 % účinnost po 4000 cyklech nabití a vybití při proudové hustotě 2 A/g. Na základě výsledků z první části, byla druhá část studie zaměřena na přípravu kompozitních flexibilních superkondenzátorů kombinováním Ag nanočástic (AgNP) s rGO pomocí RIP technologie na flexibilní polypropylenové (PP) netkané textilii. Tato kombinace měla za cíl využít vysokou elektrickou vodivost Ag a kapacitní vlastnosti rGO k výraznému zlepšení celkových elektrochemických charakteristik kompozitních elektrod. Elektrody Ag/rGO/PP byly připraveny pomocí modifikovaného procesu inkoustového tisku, který zahrnuje další tiskovou hlavu pro nanášení inkoustu s dusičnanem stříbrným (AgNO3), který je současně potištěn inkoustem obsahujícím GO a redukční činidlo AA. Následovala "in-situ" redukce. V tomto procesu se Ag nanočástice přímo tvoří mezi plátky rGO, což fyzicky zabraňuje agregaci rGO, čímž se zvyšuje rychlost přenosu náboje a zvyšuje se kapacitní výkon elektrod. Testy vodivosti ukázaly, že zavedení Ag nanočástic výrazně snižuje povrchový odpor elektrod. Elektrochemické testy prokázaly, že kompozitní elektrody Ag/rGO vykazují vysokou specifickou kapacitu až 800,30 F/g a hustotu energie 70,9 Wh/kg při proudové hustotě 0,25 mA/cm?, spolu s vynikající stabilitou nabíjení a vybíjení.
- ItemMakroskopické modelování vlákenných struktur - pokročilé numerické modelování vlákenné příze(2024-12-11) Vosáhlo, Josef; Novák Ondřej, Ing. Ph.D. :55120Disertační práce se zaměřovala na problematiku popisu a využití tvorby pokročilého numerického modelu vlákenné příze, který bude respektovat složité geometrické uspořádání vláken příze, dále nelineární vlastnosti příze, které jsou ovlivněné zákrutem vláken, kontakty mezi vlákny a přeuspořádáním struktury během namáhání. Byla provedena experimentální měření pro stanovení mechanických vlastností příze z vybraného materiálu příze, které byly důležité pro stanovení vybraných mechanických vlastností a tvorbu materiálového modelu. Pro tvorbu 3D modelu vlákenné příze byla využita pokročilá obrazová analýza výpočetní tomografie, která umožnila vytvoření rekonstruované trajektorie vláken příze. Na základě obrazové analýzy byla provedena úprava získaných snímků v softwaru Matlab, který poskytuje širokou škálu nástrojů pro detekci, segmentaci a kvantifikaci vlastností obrazu. Tímto způsobem se získaly informace o struktuře příze pro následnou tvorbu 3D geometrie vlákenné příze. Následně byl představen postup tvorby 3D geometrie modelu příze, který byly následně použity pro sestavení numerické simulace, kde byly uvedeny vhodné softwary, nástroje a funkce, aby se vytvořila odpovídající konstrukce 3D modelu vlákenné příze včetně odpovídajících zákrutů a zaplnění. Další část práce se věnovala způsobu vytvoření samostatného numerického modelu, který by kvalitativně odpovídal reálné 3D geometrii vlákenné příze. Pro tvorbu numerického modelu byla využita metoda konečných prvků, přičemž byl vytvořen strukturní model s kontakty mezi vlákny umožňující studovat a vizualizovat rozložení deformace a napětí v přízi i mezi jednotlivými vlákny. Dále bylo porovnáno chování vytvořených numerických modelů a experimenty s reálnými vzorky ve zvolených úsecích včetně řezů vlákenné příze. Z těchto vytvořených řezů byly vytvořeny procesní analýzy vlákenného zaplnění, jak pro zatěžování v tahu, tak následně pro model stlačování. Vytvořený numerický model vlákenné příze umožňuje identifikovat vliv intenzity zákrutů, na silové a deformační odezvy v závislosti na přetvoření při tahovém nebo tlakovém namáhání v závislosti na vlastnostech vláken a kontaktů. V disertační práci byly představeny různé metody modelování vlákenné příze, včetně způsobů, jakými lze získat informace o struktuře a vlastnostech příze. Vytvořené numerické simulace umožnily popsat chování příze za vybraných podmínek zatěžování a mohou být použity také pro optimalizaci struktury příze s cílem dosažení požadovaných vlastností. V závěru disertační práce byla představena příkladová studie aplikace pokročilého numerického modelu vlákenné příze s nanovlákenou strukturou, kde s ohledem na okrajové podmínky lze stanovovat vliv použitého materiálového modelu na mechanické vlastnosti a optimalizovat tím změny geometrie příze a použité technologie výroby.
- «
- 1 (current)
- 2
- 3
- »