Národní úložiště šedé literatury

Synthesis and functionalisation of carbon nanomaterials for tissue engineering
Jana Karpíšková; školitel Ivan Stibor
English Výzkum materiálů vhodných pro tkáňové inženýrství patří mezi rychle se rozvíjející oblasti; pro kultivaci buněk jsou, mimo jiné, úspěšně požívány různé uhlíkaté materiály. Bylo prokázáno, že adheze a proliferace buněk závisí na mnoha faktorech, jako například přítomnost určitých funkčních chemických skupin, smáčivost povrchu, jeho povrchová energie, morfologie, mechanické vlastnosti apod. Tato práce představuje nový typ funkcionalizace, při němž byl povrch uhlíkatých nanomateriálů modifikován amid-aminovými skupinami. Velikost a struktura částic byly zkoumány transmisní elektronovou mikroskopií. Specifický měrný povrch a objem pórů byl stanoven pomocí dusíkové adsorpce a vypočten z Brunauer-Emmet-Tellerovy rovnice. Chemické složení připravených materiálů bylo zkoumáno prostřednictvím rentgenové fotoelektronové spektroskopie a organické elementární analýzy, teplotní stabilita pomocí diferenční snímací kalorimetrie. Funkcionalizované částice byly navázány na povrch polymerních povrchů z polyethylentereftalátu a vysokohustotního polyethylenu, aktivovaných argonovým plasmováním. Chemické složení modifikovaných povrchů bylo analyzováno pomocí Ramanovy a rentgenové fotoelektronové spektroskopie a měřením elektrokinetického potenciálu. Drsnost povrchu byla měřena pomocí mikroskopu atomárních sil, jeho smáčivost pak měřením kontaktního úhlu. Adheze a proliferace potkaních hladkosvalových buněk na modifikovaných površích byla zkoumána in vitro. Výše zmíněné funkcionalizované uhlíkaté nanočástice byly dále využity k přípravě kompozitních nanovlákenných nosičů z polykaprolaktonu. Tyto materiály pak byly porovnávány s čistými polykaprolaktonovými nanovlákny a nanovlákenným kompozitem, obsahujícím pouze neupravené uhlíkaté částice. Struktura připravených nosišů byla zkoumána skenovacím elektronovým mikroskopem, specifický měrný povrch stanoven pomocí dusíkové a kryptonové adsorpce. Cytokompatibilita byla studována v rámci MTT testování na linii 3T3 myších fibroblastů. Vzorky byly dále obarveny pro fluorescenční mikroskopii, během níž při ozařování modrým a zeleným světlem došlo u vzorků obsahujících uhlíkaté částice k tepelnému natavení nanovlákenné polymerní matrice. Nosiče s funkcionalizovanými uhlíkatými částicemi vykazovaly mnohem vyšší cytokompatibilitu než vzorek s neupravenými částicemi. Dále byly testovány antibiotické vlastnosti nosiče obsahujícího neupravené částice (v porovnání s čistými polykaprolaktonovými nanovlákny) za použití bakteriálních kmenů Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa and Enterococcus faecalis. Žádná antibakteriální aktivita nebyla prokázána. Podstatná část práce je též zaměřena na syntézu mezoporézních uhlíkatých materiálů pomocí soft a hard templátování. Připravené materiály byly analyzovány pomocí skenovací elektronové mikroskopie a dusíkové adsorpce. Vybrané materiály byly dále funkcionalizovány výše zmíněným způsobem a charakterizovány za použití organické elementární analýzy a dusíkové adsorpce. Tyto materiály jsou určeny pro budoucí experimenty s navazováním částic na polymerní povrchy pro tkáňové inženýrství. Vzhledem k interdisciplinární povaze této studie se její autorka snažila osvojit si co nejvíce užitých metod, aby byla schopna vytvořit komplexní práci. Zaměřila se tedy nejen na syntézu a funkcionalizaci uhlíkatých částic, ale také na přípravu nanovlákenných materiálů, plasmování, analýzu specifického měrného povrchu a porosity plynovou adsorpcí, základy tkáňového inženýrství a fluorescenční mikroskopie. Aktivně se podílela na převážné většině provedených experimentů a analýz. Research of materials suitable for tissue engineering is a rapidly developing area. Among many other, various carbon materials have been successfully used for cell cultivation. There are a lot of factors that have been proved to affect cell adhesion and proliferation, such as the presence of various chemical groups, wettability of the surface, surface energy, morphology, mechanical properties etc. In this work, a novel type of functionalisation was performed, in which carbon nanoparticles (CNPs) were successfully functionalised with amide-amine groups. The size and form of the CNPs was investigated by transmission electron microscopy (TEM). The specific surface areas and pore volumes of the particles were measured via nitrogen adsorption and calculated from Brunauer-Emmet-Teller (BET) equation. The chemical composition was studied via X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and organic elemental analysis (OEA). Differential scanning calorimetry (DSC) was used to investigate thermal stability of CNPs. The functionalised CNPs were grafted onto the surface of polyethylene terephthalate (PET) and high density polyethylene (HDPE) pre-activated in argon plasma. The chemical composition of the modified polymer surfaces was determined by Raman and X-ray photoelectron spectroscopies and by electrokinetic analysis (zeta potential). Surface roughness and morphology of polymers grafted with CNPs was studied by atomic force microscopy (AFM), surface contact angle was measured by goniometry. Adhesion and proliferation of rat vascular smooth muscle cells (VSMC) on HDPE and PET surfaces grafted with functionalised CNPs were studied in vitro. Using the aforementioned CNPs, four types of composite scaffolds were prepared via sputtering the CNPs into electrospun polycaprolactone (PCL) nanofibers: three of them with three types of functionalised CNPs and one with plain activated CNPs. Plain PCL nanofibers and the composite nanofibrous scaffold with plain activated CNPs were used as comparative samples. The structure of the materials was studied using scanning electron microscopy (SEM). The specific surface area of the scaffolds was measured via nitrogen and krypton adsorption and calculated from BET equation. Cytocompatibility of the materials was tested using 3T3 mouse fibroblasts. Cell viability and proliferation was measured by MTT assay on days 1, 3, 8 and 14 after cell seeding. The samples were then stained using fluorescent dyes and examined via fluorescence microscopy (FM). During the FM analyses, all scaffolds containing CNPs underwent structural degradation when irradiated with either green or blue light. The scaffolds with functionalised CNPs showed better cytocompatibility than the scaffold with plain CNPs. The PCL scaffold with plain CNPs was also tested for antibacterial activity (in comparison with plain PCL nanofibers) using the following bacterial strains: Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa and Enterococcus faecalis. However, no antibacterial effect was found. A substantial part of the thesis is also focused on the synthesis of mesoporous carbon particles via soft- and hard-templating. The materials were analysed using SEM and gas adsorption analyses. Selected synthesised materials were functionalised using the above mentioned amide-amine functionalisation and characterised using OEA and gas adsorption. These materials are to be used for grafting on plasma treated polymer surfaces. As this study is highly interdisciplinary, the author wanted to manage as many procedures as possible to make a complex piece of work. She therefore focused on being trained not only in synthesis, but also production of fibrous materials, plasma treatment, gas physisorption, basics of tissue engineering and fluorescence microscopy. Not only did she use the skills gained to prepare the materials, but also actively participated in the majority of the procedures and analyses performed throughout the study. Keywords: nanomateriály; nanočástice Available to registered users in the Library of TUL Synthesis and functionalisation of carbon nanomaterials for tissue engineering

Výzkum materiálů vhodných pro tkáňové inženýrství patří mezi rychle se rozvíjející oblasti; pro kultivaci buněk jsou, mimo jiné, úspěšně požívány různé uhlíkaté materiály. Bylo prokázáno, že adheze a ...

Jana Karpíšková; školitel Ivan Stibor
Technická univerzita v Liberci

Novel Method for Color Measurement of Cotton Fiber
Nayab Khan; školitel Michal Vik
English Měření barevnosti bavlněných vláken je velmi zajímavou vlastností těchto vláken a hraje důležitou roli v klasifikování bavlny. Obecně užívané parametry barevnosti bavlněných vláken jsou Rd (odrazivost) a +b (žlutost). Tyto parametry jsou měřeny pomocí HVI (High Volume Instrument). Bavlněné barevné standardy jsou keramické dlaždice a bavlněné vzorky produkované USDA. Cílem výzkumu je využití LED světelných zdrojů při měření barevnosti bavlny. Běžně používané světelné zdroje pro měření barevnosti jsou xenony a žárovky. LED zdroje mají potenciální výhody oproti běžně užívaným světelným zdrojům, protože jsou energeticky účinnější, umožňují delší pracovní dobu, jsou bezpečnější a šetrnější k životnímu prostředí. Bezkontaktní metoda měření se používá ze specifické měřící vzdálenosti. Tato metoda umožňuje měření barevnosti bavlny s velkou přesností vůči minimální ploše měřeného povrchu. Hodnoty barevnosti a jasu měřené bezkontaktní metodou měření jsou hypoteticky uspořádané jako vizuální hodnocení. Bezkontaktní metoda se také využívá pro hodnocení barevných změn. Barevnost bavlny je navíc ovlivněna i tím, vyskytují-li se na jeho povrchu odpadové částice. Tyto částice ovlivňují i instrumentální měření bavlněných vzorků. V bavlnářském průmyslu se k hodnocení bavlny používá vizuální technika zahrnující vizuální posudky. Toto hodnocení je spolehlivější v tom smyslu, že lidský zrak nebere v potaz částice na povrchu vláken a dává tak barevnost pouze v oblasti bavlny. Další užívanou možností pro hodnocení barevnosti bavlny je obrazová analýza, která umožňuje odstranit zbytky částic na povrchu a poskytuje tak barevnost čisté bavlny. Podle průmyslového hlediska jsou však vizuální posudky a přístrojové hodnocení v poměrně vysoké neshodě. Nicméně bylo vynaloženo značné úsilí pro snížení této neshody mezi způsoby hodnocení. Přesto je konečné hodnocení prováděno na základě vizuálního hodnocení. Pro techniku prahování v rámci obrazové analýzy se používají tři hodnoty, a to hodnoty světlosti L, čistoty C a odstínu H* bavlny. Vizuální hodnocení se provádí vůči standardům USDA pro barevné třídění bavlny. Standardy USDA se používají pro hodnocení barevnosti bavlny. Vizuální hodnocení je porovnáváno technikou prahování. Bylo dosaženo uspokojivých výsledků s jasným snížením neshody mezi vizuálním a instrumentálním hodnocením. Cíle výzkumu je dosaženo vytvořením zlepšeného systému pro měření barevnosti pro třídění bavlny. The color measurement of the cotton fiber is very important property of the cotton fiber and it plays important role in grading of the cotton. Globally used color parameters of the cotton fiber are Rd and +b. These parameters are measured by HVI (High volume instrument). Cotton color standards are ceramic tiles and cotton samples which are provided by USDA. The focus of the research is the utilization of the LEDs as a light source in the cotton color measurement system. Conventional lighting used for cotton color measurement is xenon and incandescent. LEDs have potential benefits over the conventional lighting system as these are more energy efficient, offers more working hours, safer and environment friendly. Non-contact method is used from a specific distance. This method enables to measure the cotton color with immense precision due to the minimum area of the surface used for the measurement. The chromaticity and luminance values measured through the no-contact method are hypothetically arrangement of visual assessment. Non-contact method is also used for the evaluation of the color variation. Cotton color representation can be misleading in a way that the surface of the cotton sample contains the trash particles. As far as the instrumental measurement of cotton color is concerned the presence of these trash particles is a big obstacle in the way of exact measurement of cotton sample. But, cotton industry also uses visual inspection technique for the color measurement of cotton. This technique involves the human assessment. It is more reliable in a sense that the human assessment does not take into consideration the trash particles and gives the color values only of the cotton region. Image processing technique is used in my research work which enables us to eliminate the trash particles from the surface of the cotton and gives only the color of the cotton region. According to the industrial point of view the disagreement between the visual assessment of cotton color and instrumental assessment of the cotton color measurement is quite high. Although, lots of efforts have been made to minimize this disagreement but still, the final grading is performed on the basis of visual assessment. Thresholding technique is used for the trash segmentation. Three regions L* (Lightness), C(Chroma), H (Hue) is used for the thresholding technique. This Visual assessment is performed according to the USDA standards for the cotton color grading. USDA cotton samples are also used for the assessment of the cotton color. And the visual assessment is compared with the thresholding technique. Satisfactory results are obtained with a clear reduction of the disagreement between visual assessment and instrumental measurement. The objective of the research is achieved by developing an improved color measurement system for cotton grading. Keywords: hodnocení textilií; textilní vlákna; kolorimetrie Available to registered users in the Library of TUL Novel Method for Color Measurement of Cotton Fiber

Měření barevnosti bavlněných vláken je velmi zajímavou vlastností těchto vláken a hraje důležitou roli v klasifikování bavlny. Obecně užívané parametry barevnosti bavlněných vláken jsou Rd ...

Nayab Khan; školitel Michal Vik
Technická univerzita v Liberci

Studie komfortu a termo-fyziologických vlastností autosedaček
Funda Büyük Mazari; školitel Antonín Havelka
English Tento výzkum se zaměřuje na hodnocení termo-fyziologických vlastností potahů autosedaček. Potahy autosedaček jsou tvořeny z několika vrstev textilních materiálů a z polyuretanové pěny jako čalounického materiálu. Koncepce výzkumu se zaměřuje na to, aby byla autosedačka prodyšnější, a udržovala mikroklima mezi řidičem a sedadlem bez přítomnosti vlhkosti. Napřed byly zkoumány faktory ovlivňující prodyšnost autosedaček. Krycí potah autosedaček je testován na vlhkost a prodyšnost vzduchu a výsledky jsou pak porovnávány s vlastnostmi jednotlivých vrstev potahu autosedaček. Tato analýza nám dává reálnou představu o tom, které faktory negativně ovlivňuje prodyšnost autosedačky. V druhé části, se znalostí faktorů, které mají vliv na prodyšnost autosedaček, byly vyzkoušeny různé postupy ke zlepšení parametrů prodyšnosti autosedaček. V tomto výzkumu je prodyšnost autosedačky zlepšena pomocí PU pěny s použitím perforace a řezání laserem, použitím super absorbentů, které absorbují přebytečnou vlhkost, a vrstvy potahu autosedačky bez použití laminace. Následně, provádění změn v konstrukci autosedačky vyvolalo pochybnosti o trvanlivosti či životnosti autosedačky. Nejvíce zlepšujícím faktorem, který ovlivňuje životnost autosedačky, jsou kompresní vlastnosti při stlačení vrstvy PU pěny v průběhu času. Nejprve se zkoumá rozložení tlaku řidiče na sedadle automobilu. Výsledky z tohoto experimentu nám umožnují testovat autosedačku při opakovaném namáhání. Byla provedena speciální zkouška, při které byl potah autosedačky opakovaně (10000krát) zatížen pro simulaci odolnosti potahu proti namáhání, což umožnovalo simulovaně porovnat trvanlivost klasického potahu a nově navrženého potahu autosedačky při jejich reálném použití. V tomto výzkumu bylo navrhnuto řešení tenkého potahu se senzory, který může být umístěn na povrchu autosedačky pro zjišťování údajů o teplotě a vlhkosti během simulace jízdy. Termo kamery pak slouží pro záznam a vizualizaci tepelného pole autosedaček po sezení. Byl vyroben unikátní přenosný přístroj pro sledování tepelného toku z autosedačky. Misková metoda byla upravena tak, aby umožňovala měření propustnosti vodní páry pod zatížením. Všechny tyto nové techniky nám poskytují lepší informace o komfortu autosedaček. Nakonec byl vytvořen teoretický model pro predikci proudění vzduchu skrze materiál autosedačky s ohledem na proudění vzduchu a propustnost par, které spolu u autosedaček vzájemně souvisí. Tento model je počátečním přístupem k návrhu vrstev potahu a pro sledování plnění funkce a komfortu autosedaček při jejich zatížení. In this research the comfort and the thermo-physiological properties of the car seat's cover is examined. Car seats are a made up of multiple layers of textile material with Poly-Urethane foam as cushion material. The research is organized to make the car seat more breathable and keeps the microclimate between the driver and the seat as dry as possible. Firstly the factors affecting the breathability of car seat are examined. For this the car seat's cover material are tested for moisture and air permeability and compared with the properties of individual layer of the car seat cover material. This analysis gives us a real idea of which factors negatively affects the breathability of the car seat. Secondly with the knowledge of the factors affecting the breathability of the car seats, different techniques are used to improve the breathability of the car seat. In this research the breathability of the car seat is improved by using PU foam with molded perforation & laser cutting, Super Absorbents to absorb excess moisture and stitching car seat layers without lamination. Thirdly doing any improvement in design of the car seat brings doubt for the durability or life time of the car seat. The most improvement factors which influences the life time of the car seat is the compression properties of the layer and PU foam with time. In this research firstly the pressure distribution of driver on the car seat are examined. This results is beneficial for us to test the car seat under repeated loading. A special testing was arranged in which a repeated load was applied on the car seat's cover material to 10000 times, which provides the actual life time performance of the classical and newly designed layers for the car seat. In this research we designed thin sheet of sensor which can be placed above the car seat during driving to obtain actual humidity and temperature. Thermal cameras are used to obtain the thermal field of the car seat after usage. A unique portable device is made to observe the heat flux of the car seat. Then the CUP method is modified to measure the water vapour permeability under loading. All this novel techniques gives us better information about the comfort of the car seats. Lastly A theoretical mode is made for predicting the airflow through the Car seat material considering the air flow and moisture permeability are related to each other in the case of car seats. The model is initial approach to design layer and see the performance of the car seat including loading on the car seat. Keywords: automobilové sedačky; textilní materiály; materiálové inženýrství Available to registered users in the Library of TUL Studie komfortu a termo-fyziologických vlastností autosedaček

Tento výzkum se zaměřuje na hodnocení termo-fyziologických vlastností potahů autosedaček. Potahy autosedaček jsou tvořeny z několika vrstev textilních materiálů a z polyuretanové pěny jako ...

Funda Büyük Mazari; školitel Antonín Havelka
Technická univerzita v Liberci

Improving digital correlation algorithm for real time use
Petr Ječmen; školitel Pavel Satrapa
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 ...

Petr Ječmen; školitel Pavel Satrapa
Technická univerzita v Liberci

Automated anomaly detection in geophysical survey
Lenka : M10000297 Kosková Třísková; školitel Josef Novák
English The study Automated anomaly detection in geophysical survey isthe application of machine learning and computer vision techniquesto the geophysical data. The two main applications were testedduring the research. The research is mainly focused on the surfacegeophysics. The fast scanning of an area for an appearance of a setof predefined anomalies is the main focus of the thesis. The researchwas applied to potential fields. Three types of detection were tested:image processing techniques, the supported machine learning withclassifiers and adaptive neural networks. The second applicationmentioned in the thesis is the application of the research resultsto a continuous monitoring process. The structure of the object isknown and all the significant temporal changes in the data are tobe detected and interpreted. The thesis gives a summary of thestate of the research on the selected topic. It includes a proposalof the algorithms and it summarizes the achieved results. Práce nazvaná Automatická detekce anomálií při geofyzikálním průzkmu je aplikací metod strojového učení a potenciálového vidění v oblasti zpracování geofyzikálních dat. Během výzkumu byly testovány dvě možné aplikace. Výzkum je zaměřen hlavně na průzkum oblasti blízko povrchu s cílem detekovat výskyt předem definovaných anomálií. Výzkum byl aplikovnán v oblastipotenciálových polí, testováyn byly tři možné typy detekce: počítačové vidění, metody asistovaného učení s klasifikátory a adaptivní neuronové sítě. Druhou aplikací výzkumu zmiňovanou v práci byla aplikace výsledků výzkumu na průběžné monitorování. Struktura monitorovaného objektu je známa a jakékoliv významné změny v datech musí bý detekovány a interpretovány. Práce poskytuje shrnutí stávajícího výzkumu ve zvolených oblastech, návrh algoritmů a shrnuje výsledky výzkumu. Keywords: geofyzikální průzkum; geofyzika Available to registered users in the Library of TUL Automated anomaly detection in geophysical survey

The study Automated anomaly detection in geophysical survey isthe application of machine learning and computer vision techniquesto the geophysical data. The two main applications were testedduring the ...

Lenka : M10000297 Kosková Třísková; školitel Josef Novák
Technická univerzita v Liberci

Biological effects of iron-based nanomaterials evaluated from single species to complex microbial communities
Huynh Nguyen, Nhung : M12000370 Anh; školitel Alena Ševců
English Tato dizertační práce shrnuje dopady materiálů na bázi železa, konkrétně částic z magnetického Fe3O4 a nula-mocného železa (zero-valent iron, ZVI), studiem toxicity těchto částic a zavedením některých nově modifikovaných a pokročilých metod. Důležitým výstupem této práce je přechod ze studia jednotlivých mikroorganismů k přirozeně se vyskytujícím mikrobiálním společenstvům.Nejprve byly vybrány Fe3O4 materiály připravené pro bioaplikace, na nichž byly použity toxikologické metody laboratorního měřítka a to na jednotlivých bakteriálních kmenech. Biologický efekt těchto částic/materiálů byl sledován na dvou bakteriálních kmenech: gram-negativní Escherichia coli a gram-pozitivní Staphylococcus aureus. Základní metody modifikované pro Fe3O4 částice zahrnovaly stanovení rychlosti růstu, buněčné životaschopnosti, změny morfologie a poškození DNA. Metoda sledování rychlosti růstu byla stěžejní metodou především proto, že je snadno realizovatelná, levná a méně časově náročná ve srovnání s ostatními metodami, přičemž poskytuje užitečné informace o inhibici růstu a efektivní koncentraci (effective concentration, EC). Kombinace všech metod poskytla velmi dobrý nástroj pro popis výsledků toxicity. Účinek Fe3O4 materiálů byl výsledkem typu jejich funkcionalizace, metody syntézy a vybraného bakteriálního kmene. Dále byla sledována toxicita částic/materiálů z nula-mocného železa (ZVI), které je ve formě částic využíváno díky jejich vysoké reaktivitě pro remediaci znečištěné půdy, a podzemních nebo povrchových vod. Testované ZVI částice byly speciálně upravené pro in situ aplikace snížením tendence k agregování a zvýšením jejich mobility, přičemž jejich toxicita byla sledována na (1) půdní gram-negativní Pseudomonas putida v laboratorních podmínkách (aerobně), gram-pozitivní Clostridium perfringens (anaerobně) a jednobuněčné zelené řase Chlamydomonas sp.; (2) in situ na přirozeně se vyskytujících mikroplanktonních společenstvech. Testovací metody zahrnovaly stanovení rychlosti růstu bakterií/řas, životaschopnosti a změny morfologie bakterií, membránové integrity řas, vznik reaktivních kyslíkových radikálů (reactive oxygen species, ROS) a celkový vliv na bakteriální společenstva ve spodní a povrchové vodě. Nutno zdůraznit, že v této práci bylo na environmentálních vzorcích poprvé použito sekvencování příští generace. Při výzkumu bylo dosaženo těchto znalostí z hlediska použitých metod: (1) pro stanovení toxicity je nutné kombinovat metody, aby bylo dosaženo správné interpretace získaných výsledků; (2) je lepší vybrat takové metody, které lze převést z laboratoře i na výzkum in situ. Fe3O4 materiály vykazovaly výraznější negativní efekt na gram-pozitivních bakteriích oproti gram-negativním, a to jak v důsledku funkčních modifikací, tak v důsledku technologie přípravy těchto materiálů. Působení ZVI částic záviselo na jejich vlastnosti a podílu reaktivního Fe(0). Navíc bylo v rámci 24 hodinového laboratorního experimentu zjištěno, že ZVI částice měly negativní efekt především na anaerobní bakterie. V případě dlouhodobého in situ experimentu ZVI částice prokázaly určitý pozitivní účinek, tím že snižují vysoké koncentrace polutantů a tím umožňují bioremediační procesy. Účinek ZVI v podzemní a zásobní vodě v počátku aplikace často ukazova na jejich toxicitu, ale jelikož koncentrace ZVI rychle klesla díky reakcím s přítomnými organickými sloučeninami a přítomným kyslíkem, lze tvrdit, že jejich dopad na přirozeně se vyskytující mikrobiální komunity je velmi malý a spíš krátkodobý. This thesis summarises the impacts of iron-based nanomaterials (NMs)/nanoparticles (NPs), including functional magnetic (Fe3O4) and zero-valent iron (ZVI) NMs/NPs. The study not only contributes to the toxicity data of iron-based NMs/NPs, but also brings some new modified methods and employs advanced methods to the study of toxicity. A notable outcome was that my study moved from single microorganism strains to natural microbial communities. First, functional Fe3O4-based NMs/NPs were used for obtaining toxicity methods on a lab scale and on single bacterial strains. The particles/materials were functionalized for bio applications. The biological effects of these particles on microorganisms were applied to two single bacterial strains: Gram-negative Escherichia coli and Gram-positive Staphylococcus aureus. The basic methods were modified for Fe3O4 particle studies including bacterial growth rate, cell viability and morphology, as well as DNA damage. The growth rate method was the main method carried out in this study. It was a feasible, economic and less time-consuming method and gave useful data: growth inhibition or effective concentration (EC). Combining all methods was found to be the most efficient frame for interpreting the toxicity results. The negative effects of Fe3O4 materials were selected on types of chemical functionalized roots, bacterial strains, as well as synthesis methods.Secondly, the toxicity study of iron zero-valent (ZVI) NMs/NPs was performed and deemed truly necessary because these NMs/NPs are put into the environment for various purposes. The ZVI particles have potential for the remediation of contaminated soil or groundwater or surface water due to their strongly reactive properties. The ZVI particles were modified to improve their properties in in situ applications to effect lower aggregation, and higher mobility. The target microorganisms for my ZVI toxicity study were investigated (1) in lab conditions with particular soil Gram-negative Pseudomonas putida (under aerobic condition), Gram-positive Clostridium perfringens (anaerobic condition), and unicellular green alga Chlamydomonas sp., and (2) in in-situ conditions with natural microbial communities in freshwater and groundwater. The methods/endpoints involved the growth rate of bacteria/algae, viable bacteria, bacterial morphology, algal membrane integrity, ROS formation for lab scale and the effects on whole bacterial communities in freshwater. Notably, as far as is known this study was the first to apply next-generation sequencing to environmental samples.Through this study I found that in terms of methods: (1) to be able to interpret the results correctly, it is necessary to carry out combined methods for toxicity; (2) it is more useful to select methods which apply from the lab to in-situ study. The functionalized Fe3O4 NMs/NPs showed more negative effects on Gram-positive compared to Gram-negative bacteria, and these effects depended on functional modifications as well as techniques of synthesis. The studied ZVI caused effects depending on their properties (size, shape, surface charge, modifiers) and the proportion of reactive Fe(0). ZVI had negative effects on anaerobic than aerobic bacteria in 24h in lab study. Chlamysomonas sp. was more sensitive to the ZVI after 2h compared to 24h. The ZVI effect was positive in-situ in a long-term experiment, which could indicate that the ZVI reduces concentrations of pollutants and thus facilitates bioremediation processes. The effects of ZVI in underground and reservoir water often showed toxicity at the beginning application and the ZVI concentration quickly decreased due to its reaction with existing organic compounds and oxygen in the water. The ZVI impact on natural microbial communities is thus low and shortlived. Keywords: nanoželezo; nanomateriály Available to registered users in the Library of TUL Biological effects of iron-based nanomaterials evaluated from single species to complex microbial communities

Tato dizertační práce shrnuje dopady materiálů na bázi železa, konkrétně částic z magnetického Fe3O4 a nula-mocného železa (zero-valent iron, ZVI), studiem toxicity těchto částic a zavedením některých ...

Huynh Nguyen, Nhung : M12000370 Anh; školitel Alena Ševců
Technická univerzita v Liberci

Study on the needle heating of industrial lockstitch sewing machine
Adnan Ahmed Mazari; školitel Antonín Havelka
English Sewing process is one of the most important operations in the clothing industry. It is also an important part of assembling some technical textile products. Every day, millions of products ranging from shirts to automotive airbags are sewn. Hence, even a minor improvement may result in significant commercial and performance benefits. The biggest issue with high speed sewing is the damage caused by heating of the needle on the sewing thread and the fabric. Sewing thread undergoes repeated abrasion and passes through the needle eye resulting in a friction with the needle; on the other hand the friction between the needle and the fabric during its penetration through the fabric layer(s) causes an increase in the needle temperature. This hot needle causes damage to the thread, the fabric and finally a loss in productivity. This work described in this dissertation aims at understanding the various processes causing a heating of the needle, with the needle's temperature measurement and prediction. It also explores certain methods which may possibly improve the productivity of the sewing operation by reducing the needle temperature without compromising the sewing speed. Šicí proces je jednou z nejdůležitějších operací v oděvním průmyslu. Je také důležitou součístí při sestavování některých textilních produktů. Každý den se ušijí miliony produktů od košil až po airbagy. proto i malé vylepšení může mít za následek významné obchodní a výkonostní výhody. Největším problémem při vysokorychlostním šití je poškození způsobeno zahříváním jehly na niti a materiálu. Šicí nit podléhá opakovanému oděru a prochází očkem jehly, což vede k tření s jehlou; na druhé straně tření mezi jehlou a mateirálem během pronikání přes vrstvu materiálu zppůsobuje poškození nitě, materiálu a nakonec i ztrátu produktivity. Práce se zaměřuje na pochopení různých procesů způsobujících zahřívání jehly, s měřeními a predikcí teploty jehly. Práce také zkoumá určité metody, které by mohly zlepšit produktivitu šicího procesu snížením teploty jehly bez ohrožení rychlosti šití. Keywords: strojové šití; strojové šicí jehly Available to registered users in the Library of TUL Study on the needle heating of industrial lockstitch sewing machine

Sewing process is one of the most important operations in the clothing industry. It is also an important part of assembling some technical textile products. Every day, millions of products ranging ...

Adnan Ahmed Mazari; školitel Antonín Havelka
Technická univerzita v Liberci

Study on the thermal property of textile experimentally and numerically
Guocheng Zhu; školitel Dana Křemenáková
English The work has been doing in thermal property of textile in the following aspects: (1) design and improve testing devices for evaluating the thermal property of textiles under various conditions; (2) deeply understand the heat transfer process in textiles; (3) predict the thermal property of textile more accurately by analytical model; (4) design and apply the textile products to meet various applications, and utilize the resources in an economically efficient way. Práce byla zpracována v mnoha oblastech (1) návrh a vylepšení testovacího zařízení pro hodnocení tepelných vlastností textilií za různých podmínek; (2) hlubší porozumění přenosu tepla v textiliích; (3) přesnější predikování tepelných vlastností textilií na základě analytického modelu; (4) návrh a použití textilních produktů v souvislosti s jejich použitím včetně ekonomicky výhodného využití zdrojů. Keywords: tepelné vlastnosti materiálů; textilie Available to registered users in the Library of TUL Study on the thermal property of textile experimentally and numerically

The work has been doing in thermal property of textile in the following aspects: (1) design and improve testing devices for evaluating the thermal property of textiles under various conditions; (2) ...

Guocheng Zhu; školitel Dana Křemenáková
Technická univerzita v Liberci

Automatic visual control system for textile processes
Jiří Kula; školitel David Lukáš
English The thesis deals with prototyping of dedicated device for on-line detection of defects during textile processes. The model of pinhole and line scan camera is described together with method of acquisition from multiple line scan cameras. The work contains description of image processing algorithm, utilizing a set of Gabor filters, which is used for detection of visual flaws in fabric. Methods of statistical process control and methods of machine learning are used to describe classification performance of defects in textile material. Results are shown in experimental part for various types of defects. Práce se zabývá hardwarovou a softwarovou implementací systému pro on-line kontrolu vizuálních kvalitativních parametrů textilních útvarů. Zařízení sestává z hliníkového rámu, paralelně umístěných řádkových kamer a trakčního ústrojí. Software, který uvedené zařízení ovládá je pojat jako modulární architektura, která využívá souhry vzájemně nezávislých komponent. Každá z komponent je odpovědná za dílčí kroky, kterými jeou pořízení obrazu materiálu, kontrola rychlosti posuvu, spojování obrazu z většího množství kamer a analýza obrazu. V práci je obsažen návrh a realizace algoritmu pro rozpoznávání viditelné vady materiálu na základě analýzy obrazu pomocí Gaborova filtru, jehož návrh je v práci detailně popsán. Keywords: rozpoznávání vzorů Available to registered users in the Library of TUL Automatic visual control system for textile processes

The thesis deals with prototyping of dedicated device for on-line detection of defects during textile processes. The model of pinhole and line scan camera is described together with method of ...

Jiří Kula; školitel David Lukáš
Technická univerzita v Liberci

Different Approaches for Predicting Air Jet Spun Yarn Strength
Eldeeb Moaaz Ahmed Samy Moustafa; školitel Eva Moučková; konzultant práce Jana Drašarová, Petr Urban
English V současné době tryskové dopřádání dosáhlo po půlstoletí svého vývoje průmyslového uznání a zaujalo své místo na trhu. Cílem této práce je přispět k poznání procesu tvorby příze, zmapovat vliv vybraných technologických parametrů tryskového dopřádacího stroje na vlastnosti příze, zejména její pevnost a především poskytnout širší náhled na problematiku predikce pevnosti tryskové příze. V práci je provedena trojrozměrná numerická simulace průtokového pole vzduchu uvnitř spřádací trysky tryskového dopřádacího stroje Rieter Air-jet. Byla analyzována distribuce rychlosti a tlaku vzduchu s cílem popsat princip tvorby příze. Analýza složek rychlosti a statického tlaku vzduchu ukázala, jak jsou uvnitř trysky tvořeny vzduchové víry, stejně jako způsob, jakým se příze formuje.Byla provedena numerická simulace spolu s experimentální verifikací, která zkoumala vliv tlaku kroutícího vzduchu na pevnost příze. Výsledky simulace přinesly dobrou shodu s experimentem. Výsledky ukázaly, že zvyšující se tlak v trysce vedl zpočátku ke zlepšení pevnosti příze, ale při vysokém tlaku vzduchu se pevnost zhoršila.Ve stěžejní části práci jsou prezentovány a popsány různé možnosti přístupů k predikce pevnosti příze. Jedním z nich je statistické modelování založené na experimentálních měřeních. V rámci tohoto přístupu byl sledován vliv délkové hmotnosti příze, odtahové rychlosti a nastaveného spřádního tlaku vzduchu. Pro analýzu kombinovaného vlivu těchto parametrů pomocí responzních povrchů byl použit vícenásobný regresní model. Na základě různých kombinací mezi sledovanými technologickými veličinami byly získány optimální parametry nastavení pro testovaný materiál.Jako druhý z možných přístupů k predikci pevnosti tryskové příze je navržen matematický model. Pomocí tohoto modelu lze predikovat pevnost 100% viskozové a 100% tencelové tryskové příze na krátkých upínacích délkách. Model je založen na výpočtu pevnosti jádra příze, jakožto paralelního svazku vláken, výpočtu pevnosti obalové vrstvy vláken jakožto svazku vláken ovinutého ve šroubovici kolem jádra příze. V modelu je rovněž zohledněn interakční účinek mezi vlákny v obalu a vlákny v jádru příze. Jako vstupní parametry modelu pro výpočet teoretické pevnosti příze na krátkých upínacích délkách jsou použity parametry vláken i strukturální parametry příze. Výsledky ukázaly, že přesnost navrhovaného modelu je uspokojivá pro soubor experimentálních přízí. Jako další z možných přístupů k predikci pevnosti příze (na krátkých úsečkách) je prezentován statistický model. Pomocí modelu je zkoumán vliv upínací délky příze v trhacím přístroji na pevnost a variační koeficient pevnosti tryskové, prstencové a rotorové příze. Model vychází z Peirceova modelu a předpokládá tříparametrové Weibullovo rozdělení hodnot pevnosti příze. Mezi experimentálními a predikovanými hodnotami byla zaznamenána přiměřená shoda. Model úspěšně zachytil změny pevnosti příze a její variační koeficient při různých upínacích délkách. Výsledky potvrdily, že při větších upínacích délkách pevnost příze klesá a její variační koeficient se rovněž snižuje. Air jet spinning process has reached an industrial acceptance stage having developed through half a century. This study aims to contribute to the knowledge of air-jet yarn formation process by investigating the influence of selected technological parameters of the Rieter air-jet spinning machine on yarn properties, especially its strength. Furthermore, to shed light on the problem of the prediction of yarn strength. A three-dimensional numerical simulation of the airflow field inside Rieter air jet spinning nozzle has been presented. The velocity and pressure distribution were analyzed to describe the principle of yarn formation. The analysis of velocity components and static pressure revealed how the air vortices are created inside the nozzle as well as how the yarn is spun.A numerical simulation along with experimental verification were performed to investigate the influence of nozzle pressure on air jet yarn tenacity and the results were in good agreement. The results show that increasing nozzle pressure resulted initially in improving yarn tenacity, but at high-pressure, tenacity deteriorates.Different approaches have been used to predict the tenacity of air jet yarn. One of these approaches is a statistical model, where the effect of yarn linear density, delivery speed and nozzle pressure on yarn strength were investigated and a multiple regression model was used to study the combined effect of these parameters and response surfaces were obtained. Based on the different combinations of processing variables, optimal running conditions for tested materials were obtained. As a second possible approach to predict yarn strength, a mathematical model that predicts the strength of Viscose and Tencel air jet spun yarn at short gauge length has been presented which is based on an earlier model. The model is based on calculating the core fiber strength as a parallel bundle of fibers. Also, calculating the wrapper fiber strength as a bundle of fibers in the form of helical path and considering the interaction effect between the wrapper and core fibers. Fiber parameters in addition to yarn structural parameters were used to obtain the theoretical yarn tenacity at short gauge length. Results showed that the accuracy of the proposed model is satisfactory for the tested yarns set.As an alternative approach to predict air jet yarn strength, a statistical model has been presented. By using this model, the influence of the tensile tester gauge length on the ring, rotor, and air jet spun yarn tenacity and its coefficient of variation has been investigated. The model correlates yarn tenacity and coefficient of variation of yarn tenacity to gauge length. The model is based on Peirce model and assuming the 3-parameter Weibull distribution of yarn strength values. A reasonable agreement has been shown between the experimental and the predicted values. The model successfully captured the change in yarn strength and its coefficient of variation at different gauge lengths. Results confirmed that at longer gauge lengths, yarn strength decreases and its coefficient of variation decreases as well. Keywords: dopřádání; příze; předení; textilní stroje Available to registered users in the Library of TUL Different Approaches for Predicting Air Jet Spun Yarn Strength

V současné době tryskové dopřádání dosáhlo po půlstoletí svého vývoje průmyslového uznání a zaujalo své místo na trhu. Cílem této práce je přispět k poznání procesu tvorby příze, zmapovat vliv ...

Eldeeb Moaaz Ahmed Samy Moustafa; školitel Eva Moučková; konzultant práce Jana Drašarová, Petr Urban
Technická univerzita v Liberci