No (81)
Used filters
(3)
Number of found documents:
81
Published from
to
Multifunctional Cotton Fabric with Nano TiO2 Loaded Cellulose
Bandu Madhukar Kale; školitel práce Jiří Militký; konzultant práce Jana Drašarová, Petr Urban
English
Bavlna je díky svým jedinečným vlastnostem jako je hydrofilita, biodegradabilita, trvanlivost, dobrá barvitelnost a relativně nízká cena významným textilním materiálem. Dnes však lidé očekávají od bavlněné tkaniny i další vlastnosti, díky nimž poskytuje bavlna komfort podle počasí. Vzhledem k požadavkům trhu roste význam samočisticích, antibakteriálních, antimykotických a nemačkavých textilií, které jsou předmětem rozsáhlého výzkumu. Nanočástice jako TiO2, ZnO, oxid měďnatý, Ag nebo uhlíkové nanotrubice (SWCNTs nebo MWCNTs) vykazují vynikající funkcionalizační aktivitu na světle. Nanočástice oxidu titaničitého jsou nejšetrnější k životnímu prostředí a ve srovnání s ostatními nanočásticemi i relativně levné. TiO2 lze aplikovat na různé substráty jako je aktivní uhlí, nerezová ocel nebo sklo. Výzkumníci aplikují TiO2 na bavlněné tkaniny různými způsoby, jako je in situ suspenzní polymerace s nano TiO2-akrylátovým kopolymerem a funkcionalizace bavlněné tkaniny nanočásticemi TiO2. Nicméně tyto tkaniny nejsou odolné v praní. Tato práce se zabývá přípravou samočisticí ztužené bavlněné tkaniny potažené celulózou a TiO2.. Celulózový roztok se připraví rozpuštěním 10% celulózy ve vodném roztoku 60% kyseliny sírové a nebo v rozpouštěcí směsi z hydroxidu sodného, močoviny a thiomočoviny. TiO2 o různých koncentracích (1, 3, 5 a 10% TiO2 z hmotnosti celulózy) se disperguje v roztoku celulózy a nanese na povrch bavlněných tkanin klocováním. Povrchová morfologie čisté bavlněné tkaniny a bavlněné tkaniny povrstvené celulózou a celulózou s TiO2 byla pozorována rastrovacím elektronovým mikroskopem (SEM). Pro kvantifikaci celulózy II byla vyvinuta simulační metoda s použitím rentgenové difrakce na softwaru Mercury. Vliv celulózového povrstvení na barvitelnost byl zkoumán pomocí reaktivních barviv.Samočisticí schopnost bavlněné tkaniny potažené celulózou a TiO2 byla zkoumána pomocí barviva Orange II a skvrn od vína pod UV světlem. Antibakteriální a protiplísňový účinek byl testován podle mezinárodních norem. Výsledky ukázaly, že vzorky potažené více než 3% TiO2 vykazovaly nejsilnější inhibiční účinek na bakterie Staphylococcus aureus (SA) a methicillinu rezistentní Staphylococcus aureus (MRSA). Protiplísňové testy ukázaly, že fotokatalytická aktivita nanočástic oxidu titaničitého umožňuje dezinfikovat bavlněnou tkaninu od kolonií plísní. Množství celulózy II v bavlněné tkanině se po ošetření rozpouštědlem mírně zvýšilo. Celulózový povlak také zvýšil pevnost do přetrhu bavlněné tkaniny. Prodyšnost a paropropustnost prakticky nebyly ovlivněny. Tuhost bavlněné tkaniny potažené celulózou se podstatně zvýšila. Degradace barviva Orange II se zvyšuje s rostoucí koncentrací TiO2 a dobou ozařování. Pokud jde o tuhost i samočisticí vlastnosti, vzorky potažené 1, 3 a 5% TiO2 byly odolné v praní do 20 pracích cyklů. Nicméně vzorek potažený 10% TiO2 nevykazoval podobnou stabilitu v praní v důsledku špatné dispergovatelnosti TiO2 v roztoku celulózy. Cotton is a leading textile fibre due to its unique properties such as hydrophilicity, biodegradability, durability, good dyeability, and relatively low cost. However, now a day's people want cotton fabric to be smart, which can give comfort according to weather conditions. Self-cleaning, antibacterial, antifungal and permanently stiff textiles are becoming important due to market demand, and broad research is being done in this areas. Nanoparticles such as Titanium dioxide (TiO2), Zinc oxide (ZnO), Copper oxide (CuO), Silver (Ag), Carbon nanotubes (Singlewalled carbon nanotubes (SWCNTs), Multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) show excellent functional activity towards light. Nano TiO2 is the most environment-friendly and relatively cheap among all other nano particles. TiO2 can be applied on different substrates such as activated carbon, stainless steel and glass. Researchers have coated TiO2 on cotton fabric by various methods such as in-situ suspension polymerization with nano TiO2-acrylatecopolymer and functionalizing cotton fabric with nano sized TiO2. However, they do not claim that fabric is stable against washing. In this thesis, a new route to make cotton fabric self-cleaning and permanently stiff by coating cellulose-TiO2 on its surface is demonstrated. Cellulose solution was prepared by dissolving 10% cellulose in aqueous sulphuric acid (60%) or Sodium hydroxide-Urea-Thiourea solvent system. TiO2 with different concentrations (1, 3, 5 and 10 % TiO2 on the weight of cellulose) was dispersed in cellulose solution and coated on the surface of cotton fabric by padding machine. The surface morphologies of pure cotton fabric, cellulose and cellulose-TiO2 coated cotton fabric were observed on scanning electron microscope (SEM). Simulation method was developed to quantify amount of cellulose II by using X-ray diffraction patterns on Mercury software. Effect of cellulose coating on dyeing was investigated with Reactive dyes. Self-cleaning ability of cellulose-TiO2 coated cotton fabric was investigated with Orange II dye and wine stain under UV light. Antibacterial and antifungal activity was studied according to international standards. Results revealed that samples coated with more than 3% TiO2 showed strongest inhibition efficiency against Staphylococcus aureus (SA), Methicillin resistant Staphylococcus aureus (MRSA) bacteria's. Antifungal testing results showed that the photo-catalytic activity of titanium dioxide nanoparticles allows a disinfection of cotton fabric from fungal colonization. The amount of cellulose II in cotton fabric increased slightly after solvent treatment. However, breaking strength also increased by cellulose coating. Air and water vapor permeability were hardly affected. The stiffness of cellulose coated cotton fabric increased substantially. Degradation of orange II dye was increased with increasing TiO2 concentration and irradiation time. The samples coated with 1, 3 and 5% TiO2 were stable against washing up to 20 washing cycles for both self-cleaning and stiffness properties. However, 10% TiO2 coated sample does not show similar stability against washing due to poor dispersion of TiO2 in cellulose solution.
Keywords:
textilie; bavlna; celulóza
Available to registered users in the Library of TUL
Multifunctional Cotton Fabric with Nano TiO2 Loaded Cellulose
Bavlna je díky svým jedinečným vlastnostem jako je hydrofilita, biodegradabilita, trvanlivost, dobrá barvitelnost a relativně nízká cena významným textilním materiálem. Dnes však lidé očekávají od ...
Design Optimization of Linear Vibratory Conveyors
Martin Sturm; školitel Lubomír Pešík; konzultant práce Michaela Kolnerová, Aleš Tolnay
English
STURM, M. Design Optimization of Linear Vibratory Conveyors. Liberec: Department of Machine Parts and Mechanisms, Faculty of Mechanical Engineering, Technical University of Liberec, 2018. 114 pages dissertation, leading: Prof. Ing. Lubomír PEŠIK, CSc.This dissertation deals with the functional and performance optimization of vibratory conveyors in conjunction with the reduction of vibration to the ground with reference to the needs of practice. Based on an analysis of the current transport process of bulk materials, dynamical models are developed, enabling a systematic modification of the conveying process. With regards to the results of the developed modification possibilities, an efficient model for the optimum transport of the goods by simultaneous reduction of vibration transmission to the ground is developed.To achieve the goal of this dissertation, a comprehensive dynamic analysis and optimization of the transport process is done, both with regard to the correct tuning of the vibratory conveyor and maintaining the required dynamic parameters, as well as with regard to the mechanical properties of the transported objects. Based on the results of the optimization dynamic parameters are proposed and measured. Some of them are implemented into functional samples in which the theoretical knowledge is verified by measurements of kinematic variables.
Keywords:
vibrace; dopravníky
Available to registered users in the Library of TUL
Design Optimization of Linear Vibratory Conveyors
STURM, M. Design Optimization of Linear Vibratory Conveyors. Liberec: Department of Machine Parts and Mechanisms, Faculty of Mechanical Engineering, Technical University of Liberec, 2018. 114 pages ...
The effects of nanofiber structure on filtration flow
Tomáš Jiříček; školitel Tomáš Lederer
English
V této disertační práci spojuji formou sebraných publikací všechny zásadní oblasti týkající se vývoje nových membrán, od literární rešerše, přes vývoj metodiky hodnocení, k výrobě membrán, jejich testování a v neposlední řadě jejich použití při zpracování průmyslové odpadní vody. Vývoj vhodné a ekonomicky proveditelné technologie pro zpracování průmyslových odpadních vod až do nulového odtoku kapaliny je nezbytný, zvláště v době stále se zpřísňující odpadové legislativy, která prosté vypouštění prakticky vylučuje. Membránová destilace se v této situaci jeví jako vhodné řešení, neboť může být poháněna alternativními zdroji energie, případně odpadním teplem. Navíc umožňuje zahuštění nástřiku až k mezi nasycení bez zásadního poklesu intensity toku skrz membránu. Především z důvodu nedostatku vhodných membrán je v současnosti jejich využití v průmyslu minimální. Kombinací nanotechnologie a membránového výzkumu jsem dokázal úspěšně vyvinout a otestovat nové nanovlákenné membrány specificky určené pro membránovou destilaci. Tyto materiály mají výrazně lepší intensity toku než současné komerční produkty. Proto mohou výsledky této disertační práce významně podpořit uplatnění membránové destilace při zpracování odpadních vod i ochraně životního prostředí. Based on a collection of recent publications, this PhD thesis covers all fundamental areas of new membrane development, including theoretical background research, assessment of methodology, membrane fabrication and testing, and even an industrial application. There is an urgent need to develop of appropriate and economically feasible technologies to treat industrial waste waters at up to zero liquid discharge, particularly as ever more stringent European legislation leads to a situation where simple discharge is no longer an option. Membrane distillation can provide a solution as it can achieve feed saturation levels without any significant flux decline, while being driven by alternative energy sources or even waste heat. Unfortunately, large-scale application has been held back by inefficient membranes. Today, the combination of nanotechnology and membrane science had lead to the development of novel nanofiber membranes for membrane distillation that have unrivalled trans-membrane flux and show a promising future for application in the protection of our environment.
Available to registered users in the Library of TUL
The effects of nanofiber structure on filtration flow
V této disertační práci spojuji formou sebraných publikací všechny zásadní oblasti týkající se vývoje nových membrán, od literární rešerše, přes vývoj metodiky hodnocení, k výrobě membrán, jejich ...
Mirror alignment control for COMPASS RICH-1 detector at Cern
Lukáš Steiger; školitel Miroslav Šulc
English
This Thesis summarizes various attitudes for the alignment measurements of large segmented mirrors. Especially in the field of Ring Imaging CHerenkov (RICH) detectors for particle physics, the measurement arrangement is limited mainly by the available space and material budget influencing the acceptance area of the spectrometer. The detector RICH1 of the COMPASS experimental at CERN SPS is a large size gaseous Cherenkov detector with two reflecting spherical surface formed by hexagonal and pentagonal mirrors, with individual degrees of freedom for angular adjustment. Práce se zabývá automatickou detekcí přesné polohy segmentů velkých zrcadlových stěn, zejména v oblasti Čerenkovových detektorů (RICH) určených pro částicovou fyziku. Detektor RICH1 je součástí experimentu COMPASS v CERN. Jednou z jeho komponent je multisegmentální stěna zrcadel. Jednotlivé segmenty zrcadel tvoří dvě sféry, které slouží ke směrování Čerenkovových fotonů do detekční části detektoru. Pro vytvoření jasného obrazu v detekční části musí být všechny segmenty zrcadlové stěny přesně zachovány. Jakékoliv vychýlení některého ze segmentů deformuje detekovaný obraz a tím přímo ovlivňuje rozlišení detektoru RICH1.
Keywords:
zrcadla; technická kybernetika
Available to registered users in the Library of TUL
Mirror alignment control for COMPASS RICH-1 detector at Cern
This Thesis summarizes various attitudes for the alignment measurements of large segmented mirrors. Especially in the field of Ring Imaging CHerenkov (RICH) detectors for particle physics, the ...
Identification of risk concentrations of hazardous compounds on textiles
Syed Zameer Ul Hassan; školitel Jiří Militký
English
The dissertation is a study of risk assessment based on processes in order to decide if the risk is low and acceptable in scientific terms. It is not possible to identify and quantify all residues of these pesticides on all the types of cotton within available resources. So a comparison of selected cotton samples of both modes of agriculture from the field has been analyzed in terms of their toxic effects. All the important factors for analytical process like proper sampling, handling, pre-treatment (cryogenic homogenization), extraction and analysis have been taken into account. Práce posuzuje míru rizika založeného na procesech s účelem rozhodnout, zda je riziko nízké a přijatelné ze zdravotního hlediska. Není možné stanovit a vyčíslit všechny zbytky pesticidů všech typů bavlny v rámci dostupných zdrojů. Takže pro porovnání vzorků z obou zemědělských oblastí byla zvolena analýza jejich toxických účinků. V úvahu byly vzaty všechny důležité faktory, jako je výběr řádných vzorků, manipulace, předprava (kryogenní homogenace), extrakce a analýza.
Keywords:
textilie; pesticidy; bavlna
Available to registered users in the Library of TUL
Identification of risk concentrations of hazardous compounds on textiles
The dissertation is a study of risk assessment based on processes in order to decide if the risk is low and acceptable in scientific terms. It is not possible to identify and quantify all residues of ...
Utilization of iron in a high oxidation state for the treatment of contaminated water
Martina Homolková; školitel Miroslav Černík
English
Železo je jedním z nejhojnějších prvků na zemi. Existuje ve valenčních stavech od 0 až po teoretických +8. Nejčastěji se vyskytuje v oxidačním stavu Fe(II) a Fe(III), nicméně vyšší oxidační stavy - ferráty (Fe(IV), (V). (VI)) - lze získat v silném oxidačním prostředí. Ferráty mají řadu unikátních vlastností, které jsou s výhodou využívány v mnoha elektrochemických, environmentálních a chemických aplikacích, jako např. vysokokapacitní baterie, selektivní oxidanty v organické chemii nebo jako víceúčelové činidlo pro úpravu a čištění vod. Díky své "green nature", která je nyní ve středu zájmu, mají ferráty potenciál být jednou z chemikálií budoucích generací. Velkou pozornosti upoutala technologie ferrátů v oblasti úpravy a čištění vod díky svému multifunkčnímu (oxidant/dezinfektant a koagulant/absorbent) a ekologicky nezávadnému charakteru. Ten může splňovat i přísné budoucí požadavky v oblasti standardu vody. Tato práce se zaměřuje na studium ferátů pro degradaci prioritních polutantů ve vodě. Prioritními polutanty jsou perzistentní organické látky (tzv. POP), které zahrnují hexachlorocyklohexany (HCH), pentachlorfenol (PCP), polychlorované dibenzodioxiny a dibenzofurany (PCDD/F), penta a hexachlorbenzeny (PeCB, HCB) a polychlorované bifenyly (PCB). Výsledkem práce z pohledu jednotlivých látek POP je, že HCH s ferátem nereagují. Jejich zjištěná transformace na TCB je způsobena pouze zvýšením pH v reakčním systému. Stejně tak feráty nereagují s PCDD/F, PeCB, HCB, ani s PCB. Naopak k totální degradaci ferátem došlo v případě PCP, a to jak v uměle kontaminované tak i v reálně kontaminované podzemní vodě. Studován a diskutován byl vliv dávky a vliv čistoty ferátů. Dále byly stanoveny kinetické konstanty degradace PCP feráty v rozsahu pH od 6 do 9. Také byla potvrzena totální mineralizace PCP na chloridy a oxid uhličitý. Během experimentů byly používány a srovnávány feráty od různých dodavatelů. K charakterizaci ferátů byly používány převážně spektrální metody, jako FE SEM s ECD, ICP-OES/MS a spektrofotometrie. Tato práce poukazuje na limity využitelnosti ferátů pro čištění vod kontaminovaných POP. Látky HCH, PCDD/F, PeCB, HCB i PCB byly k ferátům persistentní. Naopak PCP bylo velmi dobře degradováno a je mu proto v práci věnována největší pozornost. Na toto téma byly napsány a otištěny čtyři vědecké publikace. Iron, one of the most abundant elements on earth, offers a unique range of valence states from 0 up to theoretically +8. It commonly exists in the Fe(II) and Fe(III) oxidation states; however, higher oxidation states called ferrates (Fe(IV), (V), (VI)) can be obtained in a strong oxidizing environment. Ferrates possess a range of unique properties, which can be advantageously used in many electrochemical, environmental, and chemical applications, e.g. higher capacity batteries, selective oxidants in organic chemistry, or as a multipurpose water and wastewater treatment chemical. Due to their green nature, which is the centre of attention these days, ferrates have the potential to become one of the chemicals of the future generation. Ferrate technologies in the field of water and wastewater treatment have also seen increased attention due to their multifunctional properties (oxidant/disinfectant and coagulation/absorption) and environmentally benign character, which can fulfil strict future water standard requirements. This work is focused on the study of ferrates for the degradation of priority pollutants in water. Priority pollutants are persistent organic pollutants (POPs), which include hexachlorocyclohexanes (HCH), pentachlorophenol (PCP), polychlorinated dibenzodioxines and dibenzofurans (PCDD/F), penta- and hexachlorobenzenes (PeCB, HCB) and polychlorinated biphenyls (PCB). The outcome of this work from the perspective of individual compounds showed that HCH did not react with ferrates; their identified transformation into TCB was caused by the increased pH in the reaction system. Similarly, there is no reactivity of ferrates with PCDD/F, PeCB, HCB and PCB. On the other hand, PCP was found to be totally degraded by ferrates in both a spiked water system as well as in real contaminated groundwater. The effects of the dose and purity of ferrates were studied and discussed. Furthermore, the kinetic constants of PCP degradation in the presence of ferrates were determined in the pH range of 6 to 9. Also, the total mineralization of PCP to chloride anions and carbon dioxide was found and confirmed. During the experiments, ferrates from different suppliers were used and compared. Spectral methods FE SEM with EDS, ICP-OES/MS and spectrophotometry were mostly used for the characterization of the ferrates. To summarise, this work has shown the limitations of ferrate applicability for the treatment of POPs-contaminated water. A persistence to Fe(VI) attack was confirmed for HCH, PCDD/F, PeCB, HCB and PCB. On the other hand, PCP was very well degraded. Thus, most attention is given to PCP in this paper. Four scientific papers were written and published on this topic.
Keywords:
železany; reakční kinetika
Available to registered users in the Library of TUL
Utilization of iron in a high oxidation state for the treatment of contaminated water
Železo je jedním z nejhojnějších prvků na zemi. Existuje ve valenčních stavech od 0 až po teoretických +8. Nejčastěji se vyskytuje v oxidačním stavu Fe(II) a Fe(III), nicméně vyšší oxidační stavy - ...
Knitted Spacer Fabrics for Multi-Functional Applications
Veerakumar Arumugam; školitel Rajesh Mishra; konzultant práce Jana Drašarová, Petr Urban
English
Cílem této práce bylo prověřit multifunkční vlastnosti osnov a útků 3D distančních pletených textilií, které by mohly být použity jako náhrada existujících vycpávkových materiálů v matracích, polštářích, vložkách do bot, autosedačkách a podpěrách zad. To představuje experimentální a analytické šetření vlastností na vnitřních vrstvách 3D distančních textilií smykem prováděných pomocí upnutí ve fixačním rámečku (The Picture-frame shear test). Bylo analyzováno nelineární chování smykového napětí oproti úhlu smyku a deformačnímu mechanismu. Křivky smykového napětí vůči úhlu smyku a pozici vzpěry pro zkoušku smyku v rovině jsou zaznamenány pro dvé různé délky rámu pro účely dalšího porovnávání s ostatními. Jsou analyzovány zátěžové-posunuté křivky smykového testu ve vnitřních vrstvách. Kromě toho byl v prostředí MATLAB vytvořen program s využitím Houghovy transformace pro analýzu snímání obrazu smykového úhlu v reálném čase při posunutí vzorku v různých polohách. Výsledky obrazové analýzy byly porovnány se skutečnými experimentálními výsledky. Rovněž i smykové napětí bylo predikováno s použitím modelu konečných prvků a porovnáno s experimentálními výsledky. Tato práce se také zabývá určením vlivu různých strukturních charakteristik pletených distančních textilií na chování tlaku a absorpční schopnosti energie. Potenciál tlakového mechanismu textilie byl identifikován s podporou kompresní křivky napětí/deformace, práce a účinnosti při různých stupních komprese. Třetí stupeň polynomické regrese byl použit pro stanovení vlastností pružné deformace k získání výsledků komprese. Distanční textilie mají vynikající tepelné a akustické vlastnosti ve srovnání s konvenčními tkanými či pletenými strukturami, pěnami nebo netkanými textiliemi oproti jejich nádherné 3D struktuře sendviče a porézní povaze. Proto tato práce rovněž zkoumá vliv různých strukturních parametrů distančních pletenin,jako jsou plošná hustota, porozita, tloušťka, hustota očekatd. na termo-fyziologické a akustické vlastnosti. Absorpční koeficient zvuku (SAC) byl hodnocen pomocí dvou mikrofonové impedanční trubice. Kromě toho, křivolakost textilie byla vypočítána analyticky a porovnána s experimentálními výsledky. Tato práce také popisuje vliv materiálových parametrů a strukturních charakteristik na akustické vlastnosti 3D distančních textilií. Pokročilé statistické vyhodnocení a dvoufaktorová analýza rozptylu jsou použity k analýze významu různých faktorů, jako je tloušťka, typ distanční nitě, povrchové struktury a surovin, na specifické vlastnosti.Tyto poznatky jsou důležitými požadavky pro navrhování pletených distančních textilií, které by mohly být použity jako vhodný fixační materiál v aplikacích pro automobilový průmysl, matrace, sedačky, vložky do bot, polštáře, podpěry zad atd. The objective of this thesis was to examine multi-functional properties of both warp and weft knitted 3-dimensional spacer fabrics which could be used to replace the existing cushion materials in the mattress, pillows, in-sole, car seat and back supports. It presents an experimental and analytical investigation on intra-ply shear properties of 3D knitted spacer fabrics conducted using picture frame shear fixture. The nonlinear behavior of shear stress versus shear angle and the deformation mechanism were analyzed. The curves for shear stress versus shear angle and position of buckling for in-plane shear test are recorded by considering two different frame lengths in order to compare with each other. Loaddisplacement curves of inter-ply shear tests are also analyzed. In addition to this, a program was developed in MATLAB using Hough transform to analyze the shear angle in the real-time image taken during displacement of specimen at various positions. The results of image analysis were compared with the actual experimental results. Also, the shear stress was predicted using finite element model and compared with experimental results.This study also determines the influence of different structural characteristics of knitted a spacer fabric on the compressive behavior and energy absorption capability. The potential compression mechanism of the fabric was identified with support of the compression stress-strain curve, work done and efficiency at different compression stages. Third order polynomial regression model was used to establish the elastic deformation properties used to obtain the compression results. Spacer textile fabrics have superior thermal and acoustic characteristics compared to conventional woven/knitted structures, foams or nonwovens due to their wonderful 3D sandwich pattern and porous nature. Hence this research work also investigates the influence of different structural parameters of spacer fabrics e.g. areal density, porosity, thickness, stitch density etc. on thermo-physiological and acoustic performance. The sound absorption coefficient (SAC) was evaluated using two microphone impedance tube. Moreover, tortuosity of the spacer fabrics was calculated analytically and compared with experimental results. This study also discusses the influence of material parameters and structural characteristics on acoustic properties of 3D spacer knitted fabrics. Advanced statistical evaluation and two-way analysis of variance are used to analyze the significance of various factors such as thickness, type of spacer yarn, surface structures and raw materials on specific properties. These findings are important requirements for designing knitted spacer fabrics which could be used as suitable cushioning material in the applications such as car mattress, seats, shoe insole, pillows, back supports etc.
Keywords:
vlastnosti textilií; pleteniny
Available to registered users in the Library of TUL
Knitted Spacer Fabrics for Multi-Functional Applications
Cílem této práce bylo prověřit multifunkční vlastnosti osnov a útků 3D distančních pletených textilií, které by mohly být použity jako náhrada existujících vycpávkových materiálů v matracích, ...
Improving digital correlation algorithm for real time use
Petr Ječmen; školitel Pavel Satrapa; konzultant práce Ondřej Hnilička, Tomáš Tobiška
English
V této práci je prezentována sada vylepšení algoritmu DIC. Výsledkem těchto vylepšení by měla větší uživatelská přívětivost algoritmu DIC a použitelnost pro běžného uživatele.První sada vylepšení se zaměřuje na implementaci algoritmu DIC pomocí programovacího jazyka OpenCL. To umožňuje spustit algoritmus na širokém spektru dostupného hardwaru, zejména na GPU. Jak ukazují testy, výpočet DIC na GPU vede k významnému zrychlení (až 30x oproti základní variantě a 10x v porovnání s paralelní variantou). Další vylepšení se zaměřují na optimalizaci velikosti dat s cílem snížit režii přenosu dat z RAM na GPU a studii o tom, jak implementace OpenCL funguje na integrovaných GPU a procesorech.Další vylepšení se snaží předzpracovat vstupní data tak, aby zlepšila strukturu vzorků, čímž aby se zlepšila kvalita výsledné korelace. Výsledky ukazují zlepšení kvality výsledků, jsou ale vykoupeny zvýšenou dobou výpočtu. Poslední vylepšení je návrh plně automatického algoritmu, který vybírá nejlepší velikost okna pro dosažení co nejlepšího výsledku. Algoritmus se pokusí nalézt optimální velikost okna pro vyvážení systematických a náhodných chyb sledováním funkční závislosti kvality korelace a velikosti okna. In this work, a set of improvements to DIC algorithm is presented. The result of these improvements should make the DIC algorithm more user friendly and better usable for common users.First set of improvements focuses on implementing the DIC algorithm using OpenCL programming language. This allows to run the algorithm on wide range of available hardware, most notably on GPUs. As tests show, running DIC on GPU leads to significant speedup (reaching 30x compared to basic variant and 10x compared to threaded variant). Further improvements focus on optimizing the data size in order to lower the overhead of RAM to GPU transfers and a study on how the OpenCL implementation performs on integrated GPUs and CPUs.Next improvement processes the input data in order to enhance the specimens texture to improve the quality of the correlations. The experiments show improvement of the quality of the results, but they are redeemed in increased computation time.Last improvement is a design of an fully automatic algorithm that selects the best subset size to get the best results possible. The algorithm tries to find the optimal subset size to balance the systematic and random errors by monitoring the function of correlation quality versus subset size.
Keywords:
algoritmy (programování)
Available to registered users in the Library of TUL
Improving digital correlation algorithm for real time use
V této práci je prezentována sada vylepšení algoritmu DIC. Výsledkem těchto vylepšení by měla větší uživatelská přívětivost algoritmu DIC a použitelnost pro běžného uživatele.První sada vylepšení se ...
Modification of Synthetic Polymeric Materials' Surface for Suppression of Biofilm Formation
Sumita : M13000343 Swar; školitel Ivan Stibor
English
Nosokomiální infekce (NI) představují významný problém pro hospitalizované pacienty kde téměř polovina infekcí je zprostředkována nerůznějšími lékařskými nástroji. Tyto nástroje obsahují části nebo jsou celé z polymerních materiálů typu polyamidů (např. Nylon 6) a polyesterů (např. PET). Tyto polymery se běžně používají v řadě zavedených biomedicinských aplikací, jako jsou katetry, stenty, srdeční chlopně, krycí materiály pro popáleniny a řadu dalších pomocných materiálů. Modifikace povrchu těchto a dalších polymerů je jednou z možností jak upravovat vlastnosti a s nimi spojenou aplikovatelnost těchto biomedicinských materiálů. Vhodnou funkcionalizací povrchu lze dospět k matertiálům biokompatibilním, antibakteriálním, a/nebo rezistentním k tvorbě a ulpívání biofilmu. V první části byl rozpracován postup pro modifikaci povrchu polyesterů (konkretně PET) využívající reakci esterových funkcí s Grignardovými a organolitnými organokovovými činidly. Reakcí se do povrchové vrstvy vnáší hydroxylová skupina, ale zároveň i dva organické zbytky, odpovídající použitému organokovovém činidlu. Tím lze povrchovou vrstvu modifikovat v širokých mezích. Reakci lze monitorovat řadou technik, zde bylo využito měření kontaktního úhlu, volné povrchové energie, měření fluorescenční intenzity (po vhodném fluorescenčně aktivním označení účinkem dansyl chloridu). Vedle toho byly interpretována data SEM, AFM, i IČ analýz. Biologická aktivita modifikovaných povrchů byla testována na kmenech: Staphylococcus aureus, Escherichia coli, methicillin-resistentní Staphylococcus aureus (MRSA) a Pseudomonas aeruginosa. Biokompatibilita vyšší než 70 % byla zjištěna u některých materiálů s modifikovanou povrchovou vrstvou. Druhá část popisuje studii, jejíž podstatou je aplikace účinné redukce amidické funkce polyamidů (zde Nylon 6) účinkem diboranu a jeho komplexů. Tato reakce byla ihned následována funkcionalizací (alkylací) vznikajícího aminu. K tomu bylo využito benzyl chloridu (C6H5CH2Cl) a poly(ethylen glycol) methyl ether tosylátu (H3C-PEG-OTs). Volbou alkylačních činidel bylo možné měnit povrchové vlastnosti výchozích polyamidů v širokých mezích. Takto získaný modifikovaný Nylon 6 vykazoval zajímavé vlastnosti se silně potlačenou tvorbou biofilomu. Výsledné vlastnosti polymeru byly závislé nejen na použitém činidle, ale také na využitých reakčních podmínkách. Pro další funkcionalizaci byly využity i nanočástice Cu spontánně tvořící povlak na Nylonu 6. Byl vyzkoušen i jiný postup funkcionalizace redukovaného polyamidu účinkem N,N-disukcinimidyl karbonátu (DSC). Vlastnosti takto získaných modifikovaných povrchů byly testovány s využitím analogických metodik a postupů, které se osvědčily u polyesterů. Většina vzorků s modifikovanými povrchy byla shledána jako cytokompatibilní. Ve třetí části jsou popsány naše výsledky při syntéze Cu NPs, které byly využity pro funkcionalizace polyamidů. Vzniklé nanočastice byly charakterizovány s využitím běžných metod a postupů jako jsou: dynamický rozptyl světla (DLS), elektronová mikroskopie (SEM), UV-VIS a FT-IR spektroskopie. Nosocomial infections (NI) have been serious problems for hospitalized patients where almost half of all the infections are device related. Various polymeric materials including polyesters and polyamides such as polyethylene terephthalate PET and Nylon 6 are widely utilized for clinical devices. These polymers are commonly used in biomedical applications ranging from catheters to stents, vascular grafts, heart valves, wound dressings, sutures and scaffolds. Polymer surface modification is very essential factor to improve and impart desired properties for biomedical applications, making the polymers biocompatible, non-cytotoxic and antibacterial that can preferably resist biofilm formation caused by pathogenic bacteria. At first, novel approach to anti-corrosive wet chemical surface modification of PET by insertion of alkyl and hydroxyl groups was achieved by using different Grignard reagents and confirmed by several different characterization techniques including water contact angle (WCA) measurement, free surface energy (FSE) measurement, fluorescence intensity test after fluorescence labelling with dansyl chloride, scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). High antibacterial efficiency against four different types of biofilm active, pathogenic bacterial strains namely: Staphylococcus aureus, Escherichia coli, methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) and Pseudomonas aeruginosa was established on the modified PET surface. Biocompatibility much higher than 70 % of the modified samples has been proved. Our second studies were focused on an efficient reduction of amide functional groups to secondary amine on Nylon 6 film surface with borane-tetrahydrofuran (BH3-THF) complex, followed by N-alkylation with benzyl chloride (C6H5CH2Cl) as well as grafting on reduced Nylon 6 surface by using poly(ethylene glycol) methyl ether tosylate (H3C-PEG-OTs). The different N-alkylation reactions allowed us to tune the surface properties of Nylon 6. Thus obtained modified Nylon 6 polyamide can be useful for many applications including antifouling biomaterials as the polyamide after functionalization was found to be biocompatible and resistant to pathogenic bacterial adhesion due to the presence of hydrophilic poly(ethylene glycol) methyl ether (H3C-PEG) chains after grafting. Not only that, the grafting intensity was regulated also by the duration of preceding lithiation reaction before grafting. The grafted Nylon 6 samples were further modified by physical assemblage of copper nanoparticles (Cu NPs) on the surface. Another modification route was also examined for PEG immobilization on reduced Nylon 6 surface via N,N-disuccinimidyl Carbonate (DSC) conjugation. The surface modifications were confirmed by different techniques. Water contact angle (WCA), free surface energy (FSE) analyses indicated the significant change in the surface morphology that were established by scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) and Raman spectroscopy. The pathogenic bacterial strains: Gram positive Staphylococcus aureus and Gram negative Pseudomonas aeruginosa were used to depict the antibacterial efficacy. The resistance to bacterial adhesion has been established for the grafted and Cu NP deposited modified Nylon 6 samples. Most of the modified samples were established to be cytocompatible. Simultaneously, our focus was to synthesize the copper nanoparticles (Cu NPs) for the deposition on grafted Nylon 6 surface to examine the possibility of Cu NP physisorption on surface as well as to evaluate the antibacterial efficacy of prepared Cu NP deposited Nylon 6 samples. The synthesized Cu NPs were characterized by various methods including dynamic light scattering (DLS), scanning electron microscopy (SEM), UV-VIS spectroscopy and Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR).
Keywords:
patogenní bakterie; plasty
Available to registered users in the Library of TUL
Modification of Synthetic Polymeric Materials' Surface for Suppression of Biofilm Formation
Nosokomiální infekce (NI) představují významný problém pro hospitalizované pacienty kde téměř polovina infekcí je zprostředkována nerůznějšími lékařskými nástroji. Tyto nástroje obsahují části nebo ...
Nanofiltration Membranes Based on Nanofibrous Material
Baturalp Yalcinkaya; školitel Jiří Chaloupek
English
Tato práce se zabývá studiem procesů odsolování roztoků solí pomocí vodné filtrace. Konkrétně se zabývá konstrukcí a výrobou filtračních membrán s využitím nanovlákenných materiálů. Výroba a použití nanovlákenných materiálů se stala díky svým vlastnostem, jako je například porózita, zájmem vědců v mnoha oblastech. Během poslední doby je jednou z oblastí zájmu také problematika úpravy vlastností vody. Avšak, do této doby hlavním problémem použití nanovlákenných materiálů pro filtraci vody, jsou špatné mechanické vlastnosti zmíněných materiálů. Proto motivací této práce bylo zlepšení mechanických vlastností nanovlákenných materiálů a příprava nanovlákenných membrán vhodných pro filtraci vody, konkrétně pro odsolování vody. Hlavním cílem práce byla příprava a optimalizace kompozitních membrán, složených z nanovlákenných materiálů, netkané textilie a tenkého polymerního filmu. U takto připravených filtračních membrán byla studována a sledována schopnost filtrovat jednomocné a dvojmocné soli z vodního roztoku. Nejlepších filtračních vlastností připravovaných membrán, bylo dosaženo optimalizací vlastností polymerního filmu, který lze nazvat jako aktivní bariérová vrstva. Toho bylo dosaženo optimalizací čtyř základních parametrů: koncentrací roztoků monomerů, reakčním časem polymerizace, časem sušení a teplotou, které jsou membrány vystaveny po sušení. Každý z těchto parametrů měl vliv na konečné vlastnosti membrány a optimální parametry byly stanovovány krok po kroku. Vlastnosti všech připravených membrán, nanovlákenných kompozitů s tenkým polymerním filmem ( TFNC), byly porovnány s komerčně dostupnými membránami, které sloužily jako referenční vzorky. Jako solné roztoky byly použity roztoky Mg SO4, Na2SO4, CaCl2, NaCl. TFNC membrána vyrobená za použití monomerů m- fenyl diaminu vykazovala vyšší efektivitu záchytu NaCl iontů a vyšší průtok než komerční membrána NF90. Dosažený průtok membrán s polymerním filmem připraveným z monomerů piperazinu byl o 10-100% vyšší než u komerční membrány NF 270 při zachování podobné efektivity záchytu soli Mg SO4. Pro dosažení ještě lepších výsledků, zvýšení efektivity záchytu a většího průtoku, bylo přidáváno několik typů aditiv do roztoků monomerů před mezifázovou polymerizací. Touto úpravou je dosaženo až 96 % záchytů iontů NaCl. Výsledky jsou uvedeny v práci. V experimentální části se práce dále zabývá problematikou odsolováním skutečné mořské vody. Výsledkem je membrána TFNC, která je schopna odstranit 80 % iontů soli z mořské vody. Práce se také zabývá opakovaným použitím membrán a jejich mechanickými vlastnostmi. Fabrication of nanofibrous material has been become the center of attraction by the researchers due to their unique physical properties for instance high porosity and super thin fiber diameter. Electrospinning of various polymers has gained advanced chemical properties to the nanofibrous materials such as permeability besides physical ones. During the last decade, the interest in the use of the nanofibrous material, in particular, has emerged in water treatment. However, even now, the main limitation of using nanofibrous material, especially in liquid filtration, is their weak properties and low adhesion to the other surface. Hence, the motivation of this thesis was to overcome the mechanical properties issue of nanofibers layer and prepare them as a nanofiltration membrane for separation of salt. The main goal of this dissertation was fabrication and optimization of thin film composite membranes based on laminated nanofibrous and nonwoven composite materials and investigation of their filtration performance against to mono and divalent salt solution. The best filtration (selectivity and flux) by the active barrier layer was achieved by optimizing four parameters: the monomer solution concentration, the reaction time for monomer polymerization, the drying time and the post-treatment temperature (Chapter 3). At each step of the process, one of the optimum conditions, indicated by filtration performance, was selected and the investigation proceeded to the next step. The filtration performance of the fabricated thin film nanofibrous composite (TFNC) membranes was compared to the performance of reference samples, including commercial ones. The TFNC (2) membrane based on m-phenylenediamine monomers showed a higher rejection of NaCl salt ions (93.57%) at a lower flux when compared to commercial NF90 membranes. The flux performances of the piperazine monomer-based TFNC (1) and (3) membranes, were about 10 and 100% higher, respectively, than that of a commercial NF270 membrane, while maintaining the same MgSO4 salt rejection rate (95.6 and 93.5%, respectively). Once, the optimization of thin film nanofibrous composite membrane was done for liquid filtration and salt separation, the enhancement of filtration performance carried out using additives (Chapter 4). Surfactants were used to increase hydrophilicity and flux performance of TFNC membranes whereas acid acceptors were used to increase salt rejection performance. The filtration performance was performed using four different salt solutions with dead-end filtration cell in chapter 4. Piperazine monomer-based membranes that were prepared by adding acid acceptor were able to reject 98.8 % MgSO4 and 97.4% Na2SO4 with high flux 40.5 L m-2 h-1 and 23.2 L m-2 h-1 respectively. The rejection rates of monovalent salts were lower than divalent salts using PIP-based membranes such as 25.9 % CaCl2 and 18.3 % NaCl. M-phenylenediamine monomer-based membranes, which were prepared by adding surfactants and acid acceptor, showed higher rejection performance in four kinds of salts solutions in comparison with PIP based membranes. The rejection rates of MgSO4, Na2SO4, CaCl2 and NaCl salts solution were 98.5 %, 98.3 %, 97.4 % and 96.3 % respectively while the flux performance was increased four times higher, than that of TFNC (2). The filtration of real seawater showed that the combination of prepared PIP and MPD based TFNC membranes were performed good salt ions rejection from seawater. However, to retain the salt ions from the seawater was impossible all at once. The first filtration attempt was not able retained sufficient amount of salt ions from seawater. For this reason, filtered permeate seawater was used again as a feed water and circulated six times with same PIP-based membrane and two times with same MPD-based membrane.
Keywords:
filtrace; nanovlákna; polymerní membrány
Available to registered users in the Library of TUL
Nanofiltration Membranes Based on Nanofibrous Material
Tato práce se zabývá studiem procesů odsolování roztoků solí pomocí vodné filtrace. Konkrétně se zabývá konstrukcí a výrobou filtračních membrán s využitím nanovlákenných materiálů. Výroba a ...
NRGL provides central access to information on grey literature produced in the Czech Republic in the fields of science, research and education. You can find more information about grey literature and NRGL at service web
Send your suggestions and comments to nusl@techlib.cz
Provider
Other bases