Browse
Recent Submissions
Now showing 1 - 5 of 7
- ItemDevelopment of Flame Retardant Cotton Fabrics with Multifunctional PropertiesJaved, Asif; Šašková Jana, Ing. Ph.D. :57793Jedinečné vlastnosti bavlny, jako hydrofilita, biodegradabilita, trvanlivost, dobrá barvitelnost a relativně nízká cena, z ní činí oblíbenou textilii. V současné době však lidé touží po tom, aby bavlněná tkanina měla multifunkční vlastnosti, které mohou poskytnout větší komfort na základě pracovního prostředí a povětrnostních podmínek. Poptávka na trhu se posunula směrem k nehořlavosti, UV ochraně, nemačkavosti, samočisticím a antibakteriálním vlastnostem - v těchto oblastech probíhají rozsáhlé studie. Nanočástice (NP), například oxid zinečnatý (ZnO), oxid titaničitý (TiO2), oxid hořečnatý (MgO), oxid měďnatý (CuO), uhlíkové nanotrubice, oxid křemičitý (SiO2) a stříbro (Ag), vykazují pozoruhodné funkční vlastnosti. Mezi různými nanočásticemi se využití oxidu zinečnatého (ZnO) jeví jako nejekologičtější a nejekonomičtější možnost. Zároveň jej lze aplikovat na různé substráty včetně textilních polymerů a tkanin. Vědecké práce popisují různé přístupy k depozici nanočástic oxidu zinečnatého na povrch taniny, jako například syntéza in-situ a depozice ex-situ. Hlavním požadavkem dnešní doby je ekologická a přírodu nezatěžující funkcionalizace tkanin a u povrchově upravených tkanin je důležitá I stálost v praní. Cílem této výzkumné práce je vyvinout ekologicky upravenou a trvale nehořlavou tkaninu bez obsahu halogenů a formaldehydu s multifunkčními vlastnostmi a nalézt optimální podmínky a parametry. V této výzkumné práci byly nanočástice oxidu zinečnatého vyvíjeny na 100% bavlněné tkanině pomocí sonochemické metody. Jako prekurzory byly použity dihydrát octanu zinečnatého (Zn(CH3COO)2.2H2O) a hydroxid sodný (NaOH). Po růstu nanočástic ZnO byl metodou pad-dry aplikován zpomalovač hoření N-methyloldimethylfosfonopropionamid (MDPA). Jako zesíťující činidlo byla použita 1, 2, 3, 4-butantetrakarboxylová kyselina (BTCA) a jako katalyzátor fosfornan sodný (SHP). Pro stanovení množství procentuálního obsahu zinku a fosforu byla použita atomová emisní spektroskopie s indukovaným vázaným plazmatem (ICP-AES). Pro charakterizaci vyvinutých vzorků a sledování povrchu byly použity rastrovací elektronová mikroskopie (SEM), prášková rentgenová difrakce (XRD) a infračervená spektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR). Dále byla zkoumána tepelná degradace neupraveného vzorku a ošetřených vzorků termogravimetrickou analýzou (TGA). Byly též provedeny vertikální testy retardéru hoření, a stanoveno limitní kyslíkové číslo (LOI), byl zkoumán UPF faktor (ochrana proti ultrafialovému záření), antibakteriální aktivita, samočisticí schopnost a stálost v praní. Vyvinuté vzorky vykazovaly vynikající výsledky pro samočištění, zpomalení hoření (tj. 39 mm délka spáleného vzorku, 0 s doba dohoření, 0 s doba dosvitu), 32,23 LOI, 143,76 UPF, 100% antibakteriální aktivita. Vyvinuté vzorky vykazovaly i dobrou stálost v praní. Dále byla měřena tuhost v ohybu, propustnost vzduchu a pevnost v tahu vyvinutých vzorků. Bylo prokázáno zvýšení ohybové tuhosti při současném snížení propustnosti vzduchu a pevnosti v tahu. Statistická analýza získaných dat ukázala, že všechny parametry procesu mají významný vliv na vlastnosti vyvinutých vzorků.
- ItemRoztoky lineárních polyamidů v silném elektrickém poliHolec, Pavel; Pokorný Pavel, doc. Ing. Ph.D. :56808Zvyšující se poptávku po nanovlákenných materiálech doprovází zájem o optimalizaci příslušných výrobních procesů. Tu představují zejména snahy o zvyšování kvality připravovaných vláken, produktivity a také o modifikace výsledných výrobků. Předpokladem úspěšného splnění těchto úkolů je znalost podstaty daných výrobních procesů. V případě elektrického zvlákňování polymerních roztoků je však řada jeho vnitřních parametrů stále nepříliš dobře prozkoumána a komerční výrobci nanovláken bývají často odkázáni na využívání dříve ověřených zvlákňovacích metod bez toho, aby je byli schopni zásadním způsobem měnit a vylepšovat. Optimalizace zvlákňování se tak nezřídka opírá více o empirii než o teoretické znalosti daného procesu. Fyzikálně-chemické vlastnosti polymerních roztoků, jakými jsou viskozita, povrchové napětí či elektrická vodivost, hrají stěžejní roli při jejich elektrickém zvlákňování a jako takové byly hojně zkoumány. Vzhledem k vysokému počtu a různorodosti známých polymerních materiálů, používaných rozpouštědel a zejména pak jejich směsí však dosud nebylo možné stanovit všeobecně platné zákony vlivu zmiňovaných vlastností na jejich elektrické zvlákňování. Tato práce se proto cíleně zaměřuje pouze na roztoky polyamidů, jejichž chemická příbuznost umožňuje do jisté míry hodnotit vliv změny struktury makromolekul na následnou přípravu nanovláken. V rámci vyšetřování možností optimalizace jejich elektrického zvlákňování střídavým proudem přídavky elektrolytů do zvlákňovaných roztoků byla rozvíjena hypotéza o pseudosíťovacím efektu polárních částic v roztoku a jeho souvislost s elektrickou vodivostí roztoku. Stanovené předpoklady jsou v práci nejdříve popsány na zvlákňování nejběžnějšího syntetického polyamidu a následně jsou ověřovány na roztocích dalších polyamidů. Kromě vlivu elektrolytů jsou v práci naznačeny také možnosti dalšího studia elektrického zvlákňování polyamidových roztoků s cílem stanovení nových hypotéz ohledně vztahů vlastností užitých roztoků a možností jejich elektrického zvlákňování. Dosažené výsledky jsou kriticky diskutovány s ohledem ke stávajícímu stavu poznání dané problematiky a jako takové jsou využitelné nejenom v rámci teorie přípravy polymerních nanovláken, ale také přímo v praxi. Tato práce tak předkládá nové konkrétní poznatky v oblasti elektrického zvlákňování roztoků polyamidů a z nich vyplývající další technologické a vědecké výzvy.
- ItemMultifunctional Carbon Based FeltWang, Yuanfeng; Militký Jiří, prof. Ing. CSc. :55135Pyrolýza se běžně používá jako strategie pro zpracování odpadních textilií, přičemž přeměna textilního odpadu s vysokým obsahem uhlíku na uhlíkaté materiály je potřebná pro přípravu ekonomicky výhodných produktů s vyšší užitnou hodnotou ("upcycling") a zároveň zmírňuje dopad textilních odpadů na životní prostředí. Uhlíkové plsti jsou široce používána pro svoji relativně nízkou hmotnost a vysokou elektrickou vodivosti díky vnitřní 3 D vodivé síti. Přímé použití odpadních textilních plstí jako prekurzoru k výrobě uhlíkových plsti je však zkoumáno jen omezeně. Cílem této dizertační práce je optimalizace karbonizace odpadních plstí na bázi acrylic za kontrolovaných podmínek pro výrobu uhlíkových plstí a realizaci jejích multifunkčních aplikací. Byl zkoumán vliv různých metod zatížení odpadních plstí na bázi akrylových vláken s PTFE zátěrem na proces smršťování při pyrolýze. Byly hodnoceny mechanické vlastnosti, elektrické vlastnosti a tepelné vlastnosti finální uhlíkové plsti. Výsledky naznačují, že aplikace okrajového zatížení na vzorky během fáze karbonizace pomáhá snížit rychlost smrštění konečného produktu, což umožňuje uhlíkové plsti získat pružnost a vytvořit dobře strukturovanou vodivou síť. Pro studium vlivu zátěru PTFE na pyrolýzu plstí na bázi akrylových vláken byly plsti potaženy různými koncentracemi PTFE a následně podrobeny pyrolýze. Zkoumáním morfologie, mechanických vlastností a elektrických vlastností vzorků potažených PTFE bylo zjištěno, že vyšší koncentrace povlaku měly pozitivní dopad na mechanické a elektrické vlastnosti výsledné uhlíkové plsti. Vysoké koncentrace povlaku však vedly také ke ztrátě pružnosti uhlíkové plsti, což by mohlo vážně omezit jejich použitelnost. Zkoumáním morfologie a chování uhlíkových plstí připravených při různých teplotách karbonizace v režimu zatížení okraje bylo zjištěno, že zvýšení teploty karbonizace podpořilo růst krystalinity ve vláknech a tvorbu uspořádané grafitické struktury. Bylo dosaženo vytvoření husté, vysoce vodivé sítě s vysokou porozitou. Výsledky stínění elektromagnetického záření (EMI) prokázaly, že výsledná uhlíková plsť dosáhla vysoké účinnosti stínění EMI 55 dB a specifické účinnosti stínění 2676,9 dBcm?g1, čímž překonala mnoho uhlíkových kompozit. Kromě toho uhlíková plsť vykazovala vynikající účinnost ohmického ohřevu a vysoké rychlosti ohřevu. Strukturální stabilita byla zkoumána pomocí speciálně navrženého experimentu. Výsledky ukázaly, že si uhlíková plsť udržela stabilitu vnitřních vodivých drah po více cyklech ohybu. Bylo také zkoumáno využití připravených uhlíkových plstí pro tvorbu filtračních vrstev použitelných v respirátorech a filtračních maskách (filtrace vzduchu). Vynikající elektrická vodivost uhlíkové plsti umožnila její použití nejen jako respirační filtrační vrstvu, ale také pro vysokoteplotní elektrickou dezinfekci kontaminantů a mikrobů/virů. Konstrukce masky a vhodná konfigurace elektrod umožnila řízený odporový ohřev, zajišťující spolehlivost vysokoteplotní dezinfekce uhlíkové plsti. Účinnost filtrace a výsledky antibakteriálních testů ukázaly, že uhlíková plsť dosáhla více než 90 % účinnosti filtrace pro inhalovatelné částice a účinně inhibovala výskyt mikrobů. Flexibilní uhlíkové plsti mají obecně nižší výrobní náklady a vykazují dobrou chemickou a strukturální stabilitu. Výsledky funkčních testů ukázaly, že připravené uhlíkové plsti mají významný potenciál pro aplikace v oděvních ohřívačích, flexibilním stínění EMI, respiračních filtrech a dalších typech funkčních materálů.
- ItemVývoj antipatogenních textilií na bázi oxidu měďnéhoShahid, Muhammad; Wiener Jakub, prof. Ing. Ph.D. :55161Tato práce se zaměřuje na vývoj ekologického, nákladově efektivního, snadného a rychlého způsobu výroby antibakteriálních bavlněných tkanin potažených oxidem měďným. Nejprve byly tkaniny senzibilizovány pomocí kyseliny citrónové, poté následovala syntéza částic Cu2O z Fehlingova roztoku. Následně byly částice oxidu měďného naneseny na bavlněné tkaniny. Pro výrobu částic Cu2O byly vybrány tři různé typy redukčních činidel v různých koncentracích. Morfologie povrchu a přítomnost atomů kovů byly zkoumány pomocí rastrovací elektronové mikroskopie, dynamického rozptylu světla, FTIR, EDS a XRD. Antibakteriální účinnost tkanin potažených oxidem měďným byla hodnocena pomocí kvalitativních a kvantitativních analýz. Nejsilnější antibakteriální účinek byl pozorován u tkanin potažených částicemi oxidu měďného redukovanými pomocí hydrogensiřičitanu sodného. Dále byla analyzována vhodnost těchto vyvinutých hygienických, antimikrobiálních tkanin z hlediska komfortních vlastností, konkrétně prodyšnosti a tuhosti. Nakonec byla trvanlivost povlaku ověřena posouzením antibakteriálních vlastností a provedením SEM analýzy po praní. Druhá část této práce představuje nový přístup k vytváření esteticky příjemných antibakteriálních bavlněných tkanin potažených oxidem měďným. Cílem této části bylo vyvinout ekologicky šetrnou, nákladově efektivní, snadnou a rychlou metodu výroby multifunkčních tkanin s antipatogenními vlastnostmi (antibakteriálními, antifungálními a antivirovými) potaženými oxidem měďným. Podobně jako v první části prošly tkaniny senzibilizací kyselinou citrónovou a syntézou částic Cu2O pomocí Fehlingova roztoku. Na základě předchozí části práce bylo určeno nejvhodnější redukční činidlo s optimální koncentrací. Morfologie povrchu a přítomnost atomů kovu byla analyzována pomocí rastrovací elektronové mikroskopie, dynamického rozptylu světla, FTIR, EDS a XRD. V následném kroku bylo syntetizováno reaktivní antibakteriální barvivo reakcí Reactive Blue 4 s triclosanem. Molekulární struktura modifikovaného barviva byla potvrzena pomocí FTIR a 13C-NMR. Toto antibakteriální barvivo bylo poté aplikováno na bavlněné tkaniny ošetřené mědí pomocí protokolu barvení vytahovacím postupem. Obarvená látka byla charakterizována pomocí kolorimetrických parametrů (L*, a*, b*, C, H a K/S), egality vybarvení, stálosti, vytažení z lázně a rychlosti fixace. Antipatogenní účinnost tkanin potažených oxidem měďným byla hodnocena kvalitativně a kvantitativně. Nejvýraznější antipatogenní účinek vykazovaly tkaniny potažené částicemi oxidu měďného redukovanými pomocí hydrosiřičitanu sodného. Komfortní vlastnosti těchto hygienických, antimikrobiálně vyvinutých tkanin byly navíc hodnoceny z hlediska propustnosti vzduchu a tuhosti. Nakonec byla trvanlivost povlaku potvrzena vyhodnocením antibakteriálních vlastností a provedením SEM analýzy po umytí.
- ItemFabrication and Characterization of Sutures Made from Composite Nanofibrous YarnsMadheswaran, Divyabharathi; Lukáš David, prof. RNDr. CSc. :55119Chirurgické nitě jsou ve zdravotnictví široce používané biomateriály pro uzavírání ran a poskytování potřebné podpory při hojení. Implantace stehů však může vést k tvorbě biofilmu a infekcím, což má za následek infekce v místě chirurgického zákrotku (SSI), které jsou druhou nejčastější infekcí ve zdravotnictví. Současné komerční chirurgické nitě jsou navíc mikrovláknové struktury o průměru větším než 10 ?m, které nedokážou replikovat strukturu extracelulární matrice (ECM). Tato disparita má za následek špatné buněčné interakce a suboptimální terapeutické výsledky, zejména u šlach a vazů. Navzdory tomu, že jde o kriticky důležitý biomateriál, dosud nebyly provedeny žádné převratné pokroky, které by zlepšily multifunkčnost chirurgických nití nebo poskytly fibrilární podporu na buněčné úrovni. Tato disertační práce je pokusem o pokrok v této oblasti, a předkládá možné řešení těchto nedostatků a navrhuje inovativní řešení prostřednictvím vývoje funkčních pletených kompozitních nanovlákenných přízí (CNY). Výrobní proces zahrnuje dva kroky: za prvé, CNY se submikronovým pláštěm na mikrovlákenné jádrové přízi, jsou vyrobeny pomocí elektrického zvlákňování střídavým proudem (AC), což je nový způsob výroby nanovlákenných materiálů vyvinutý Lukašem, Pokorným a Beranem. Tento způsob výroby umožňuje efektivní produkci CNY při 30 m/min. Za druhé, aby bylo dosaženo lepších mechanické vlastnosti, jsou CNY splétány ve výsledné nitě. Mikrovlákenné jádro CNY poskytuje potřebnou pevnost pro uzavření rány, zatímco vlákenná obálka napodobuje ECM, podporuje buněčné aktivity a umožňuje začlenění antibakteriálních látek, jako je chlorhexidin (CHX) nebo triclosan (TRC), pro urychlení hojení. Tato disertační práce demonstruje kontinuální výrobu různých antibakteriálních splétaných CNY. V počátečních experimentech byla vlákenná obálka kompozitní příze připravena z polyamidu-6 (PA6), PA6 s chlorhexidinem a polyuretanu (PU), a PA mikrovlákny jako jádrem. Druhý přístup zahrnoval směsi polykaprolaktonu a kyseliny polymléčné (PCL-PLA) a PCL-PLA s CHX nebo TRC pro vlákennou obálku s použitím mikrovlákenných přízí z PLA jako jádra. Třetí přístup využíval PCL a PCL s CHX nebo TRC pro vlákennou obálku a PLA mikrovlákna pro jádro. Morfologická hodnocení potvrdila úspěšnou výrobu CNY a splétaných CNY, zatímco infračervená spektroskopie ověřila začlenění CHX nebo TRC do přízí. Opletené CNY prokázaly dostatečnou pevnost (29 N) a vysokou tepelnou stabilitu. Testy cytotoxicity a antibakteriální aktivity ukázaly, že chlorhexidinem funkcionalizované PA6 CNY, splétané PLA/PCL-PLA CNY a triclosanem funkcionalizované PLA/PCL CNY by mohly fungovat jako biokompatibilní antibakteriální chirurgické šicí materiály. Výsledky tohoto výzkumu představují pokrok v péči o pacienty zavedením chirurgických nití nové generace se zvýšenou funkčností a antimikrobiálními vlastnostmi. Tato práce navíc připravuje "půdu" pro budoucí aplikace v tkáňovém inženýrství, filtraci, nositelné elektronice a senzorech.