No (25569)
Number of found documents:
25569
Published from
to
Softwarově definovaná anténní řada
Sedláček, David; Prokopec, Jan; Maršálek, Roman
2024 - English
The main objective of this thesis was to develop a demonstrator platform implementing signal processing algorithms for signal direction of arrival estimation. In total, six estimation techniques were described, and simulations of discussed beamforming and subspace-based methods were implemented in Python. A study was conducted on available hardware, comparing trade-offs between customised and off-the-shelf solutions. Specific hardware and software configurations were proposed for practical implementation of the estimation methods. Finally, a testbed was constructed to verify the performance of the implemented estimation methods. Tests were performed, and the results were critically evaluated. Hlavným cieľom tejto práce bolo vyvinúť demonštračnú platformu pre implementáciu algoritmov na odhad smeru príchodu signálu. Celkovo bolo opísaných šesť techník, ktoré boli následne implementované v Pythone spolu so simuláciami príchodu signálov. Bola vykonaná štúdia dostupného hardvéru, v ktorej boli porovnané rozdiely medzi na mieru prispôsobenými a voľne dostupnými riešeniami. Navrhli sa konkrétne hardvérové a softvérové konfigurácie pre praktickú implementáciu metód odhadu príchodu signálu. Na záver boli navrhnuté experimentálne merania na overenie účinnosti implementovaných metód. Vykonali sa testovacie merania a ich výsledky boli kriticky zhodnotené.
Keywords:
Antenna array; digital signal processing; direction-of-arrival estimation; MUSIC; software-defined radio; KrakenSDR; Python; Anténne pole; digitálne spracovanie signálov; odhad smeru príchodu; MUSIC; softvérovo definované rádio; KrakenSDR; Python
Available in a digital repository NRGL
Softwarově definovaná anténní řada
The main objective of this thesis was to develop a demonstrator platform implementing signal processing algorithms for signal direction of arrival estimation. In total, six estimation techniques were ...
Automatizace procesů ve firemním prostředí
Stojanović, Aleksa; Koch, Miloš; Novák, Lukáš
2024 - English
The thesis focuses on the integration of Robotic Process Automation (RPA) at FNZ, a prominent fintech company in the financial sector. The research delves into the application of the Blue Prism platform to create and execute an RPA system tailored for streamlining a specific process at FNZ. The primary objective is to diminish manual workloads and boost operational productivity through automation. Práce se zaměřuje na integraci Robotic Process Automation (RPA) do FNZ, přední fintechové společnosti v oblasti financí. Zkoumá využití platformy Blue Prism k vytvoření a implementaci přizpůsobeného systému RPA s cílem optimalizovat konkrétní proces uvnitř FNZ. Hlavním cílem je snížení manuálních úkolů a zlepšení operační efektivity prostřednictvím zavedení automatizace.
Keywords:
Robotic Process Automation; Automation; RPA; Blue Prism; Business Process; Analysis; Development; Robotická automatizace procesů; Automatizace; firemní proces; Blue Prism; Analýza; Vývoj
Available in a digital repository NRGL
Automatizace procesů ve firemním prostředí
The thesis focuses on the integration of Robotic Process Automation (RPA) at FNZ, a prominent fintech company in the financial sector. The research delves into the application of the Blue Prism ...
Privacy Preserving Smart-Contract Platforms and E-Voting
Žiška, Marek; Homoliak, Ivan; Perešíni, Martin
2024 - English
This work examines privacy-preserving platforms Secret, Phala, and Oasis Network, which provide frameworks for development of smart contracts with confidential storage and computation capabilities. We compare these platforms based on their features such as performance, usability, and additional factors within the context of an electronic voting use case. Firstly, we establish the theoretical foundations by introducing Voting Systems, then Blockchains, Smart Contracts, Trusted Computing, and Privacy-Preserving Platforms. We analyze the development capabilities, storage options, and other features of the selected platforms and propose the design of smart contracts for the e-voting application. Following this, we implement given smart contracts, detailing our experience, the tools used, testing procedures, contruct structure, and statistics collection methods. Proposed collected statistics allow us to estimate the vote-casting throughput of our implementations. Using this metric, along with other aspects, such as the development experience, storage options, community activity, documentation quality, we evaluate and compare these platforms. At the end we conclude the achieved results, key insights, reflections, and potentional areas for future improvements. Táto práca analyzuje platformy na ochranu súkromia ako Secret, Phala a Oasis Network, ktoré poskytujú nástroje pre vývoj smart kontraktov s možnosťou privátneho úložiska a dôverných výpočtových schopností. Platformy porovnávame na základe ich vlastností, ako je výkon, použiteľnosť a ďalšie faktory v kontexte prípadu použitia v elektronickom hlasovaní. Najprv predstavíme teoretické základy v oblasti volebných systémov, blockchainové technológie, smart kontrakty, technológie dôverného výpočtu a v neposlednom rade jednotlivé platformy na ochranu súkromia. Na základe zistení navrhneme volebný proces nášho smart kontraktu elektronického hlasovania, ktorý budeme implementovať na všetkých platformách. Následne analyzujeme možnosti a schopnosti vývoja každej z platforiem, najmä pokiaľ ide o definíciu štruktúry úložiska. Okrem toho navrhneme aj scenár hodnotenia, ktorý budeme vykonávať na každom z vyvinutých smart kontraktov. Po návrhu kľúčových častí smart kontraktov prechádzame k implementácií, kde diskutujeme o našich skúsenostiach, o použitých nástrojoch, o spôsobe zbere a vyhodnotenia štatistík a o metódach testovania. V rámci tejto fázy sme taktiež vyvinuli aj skripty, ktoré zbierajú štatistiky z navrhnutého scenára hodnotenia elektronického volebného systému, ktoré použijeme na vyhodnotenie a porovnanie týchto platforiem. Na záver zhrnieme dosiahnuté výsledky, kľúčové poznatky, úvahy a potenciálne oblasti pre budúce zlepšenia.
Keywords:
blockchain; cryptography; smart-contracts; security; e-voting; Secret; Oasis; Phala; Web3; Solidity; Rust; performance analysis; gas usage; blockchain; kryptografia; smart-contract; bezpečnosť; elektronické hlasovanie; Secret; Oasis; Web3; Solidity; Rust; analýza výkonnosti; spotreba gasu
Available in a digital repository NRGL
Privacy Preserving Smart-Contract Platforms and E-Voting
This work examines privacy-preserving platforms Secret, Phala, and Oasis Network, which provide frameworks for development of smart contracts with confidential storage and computation capabilities. We ...
Hledání informací v nahrávkách řeči pomocí sémantických vektorů
Boboš, Dominik; Karafiát, Martin; Schwarz, Petr
2024 - English
In the current era of information overload, efficient methods for information retrieval are crucial. This thesis summarises methods for obtaining vector representations for text and audio, also known as semantic vectors. We took a deeper look at joint-representation models such as SpeechT5 and SeamlessM4T, which transform these various forms of input into one shared vector space. Based on these models, we built a system which allows us to search in data regardless of the modality. In order to evaluate the proposed solution on semantic search tasks, apart from standard keyword spotting tasks, we labelled a dataset to capture similar semantic meanings of the keywords or phrases. Finally, we conducted several experiments, where we explored the possibilities of the models used by limiting the context seen during finetuning or involving text-to-speech (TTS) systems to improve overall performance. V současné době přetížené informacemi jsou efektivní metody vyhledávání informací velice žádané. Tato práce shrnuje metody pro získávání vektorových reprezentací pro text a zvuk, známé také jako sémantické vektory. Podívali jsme se hlouběji na multimodální mo\-de\-ly, jako jsou SpeechT5 a SeamlessM4T, které transformují tyto typy vstupu do jednoho sdíleného vektorového prostoru. Na základě těchto modelů jsme vybudovali systém, který nám umožňuje vyhledávat v datech bez ohledu na modalitu. Abychom mohli vyhodnotit navrhované řešení, kromě standardního rozpoznávání klíčových slov, také pro úlohy sémantického vyhledávání, manuálně jsme označili datovou sadu pro zachycení podobných sémantických významů klíčových slov nebo frází. Nakonec jsme provedli několik experimentů, kde jsme prozkoumali možnosti modelů omezením pozorovaného kontextu během dotrénovaní neuronové sítě nebo zapojením systémů převodu textu na řeč (TTS) ke zlepšení celkového výkonu.
Keywords:
shared embedding space; semantic vectors; audio embeddings; word vectors; transformers; SSL models; Joint-representation models; multimodal models; keyword spotting; semantic search; information retrieval; sdílený vektorový prostor; sémantické vektory; vektorová reprezentace audia; slovní vektory; transformery; SSL modely; multimodální modely; detekce klíčových slov; sémantické prohledávání; vytěžování informací
Available in a digital repository NRGL
Hledání informací v nahrávkách řeči pomocí sémantických vektorů
In the current era of information overload, efficient methods for information retrieval are crucial. This thesis summarises methods for obtaining vector representations for text and audio, also known ...
Interaction of pulsating water jet with surface of structural materials
Poloprudský, Jakub; Müller,, Miroslav; Chlup, Zdeněk; Kruml, Tomáš
2024 - English
The pulsating water jet (PWJ) is a hybrid technological modification of the continuous water jet (CWJ) working at the principle of impact pressure. PWJ is created by splitting the coherent stream of water into discrete clusters. The clusters create the so-called water hammer effect, which significantly increases the effectivity of erosion of the material subjected to PWJ. This work deals with the interaction of water clusters created by the PWJ with the surface of selected structural materials. The work focuses on the incubation erosion stage before the start of the material removal. The experimental materials used were austenitic 316L stainless steel and aluminium alloy AW-2014, due to their excellent corrosion resistance in tap water environment and their homogeneity and low hardness respectively. Both of these materials are according to literature review common for waterjet focused research. The PWJ is a novel technology with several technological parameters, which offers the potential for technology optimization and opens questions about its possibilities and limitations. The individual clusters of water are expected to act upon the surface in a similar way as liquid droplets. Under this approximation, the technology is currently a candidate for use as an erosion testing tool. The advantages of PWJ erosion testing compared to conventional erosion testing tools are the high frequency of impacts and control over the impact speed, droplet size, angle of droplet impacts and impact frequency. The work focuses on the incubation erosion stage, which is the stage prior to macroscopic material removal. The incubation stages consist of plastic deformation of the material, surface deformation exposing the grain boundaries and the creation of surface steps. The goal is to tune the use of PWJ technology for erosion testing, surface roughening and surface strengthening. The main findings are as follows: • 316L stainless steel and AW-2014 were treated with PWJ moving along a linear trajectory with different levels of pressure and cluster impact distribution. The influence of cluster impact distribution on the erosion stage was evaluated. • The static PWJ with increasing erosion time was done on 316L steel. The subsurface changes corresponding with surface changes were documented using transmission electron microscopy. A new erosion stage was proposed between material roughening and macroscopic material removal stages. This stage precedes the formation of micropits and is defined by the presence of cracks at preferential sites. • The surface hardening of 316L steel was measured on cross-sections after PWJ treatment. Hardening up to depth of 100 µm was observed before significant material removal started. • A substantial increase of the fatigue life of 316L steel specimen after treatment by PWJ was found. This is a quite interesting and original finding, opening the possibility of developing a new way for surface engineering. The dependence between PWJ the feed rate and a number of cycles to failure was measured for two strain levels within the experimental design. • Electron back scattered diffraction measurement was done before and after PWJ treatment. Changes in grain orientation were measured and kernel average misorientation was evaluated. The proposal of this new methodology for erosion incubation stage observation is the highlight of this work. Pulzní vodní svazek je modifikace konvenčního kontinuálního vodního svazku. Principem technologie je vyvolání rozpadu koherentního vodního proudu na jednotlivé shluky vodních kapek. Shluky působí v momentě dopadu na povrch impaktním tlakem, což významně zvedá erozní vlastnosti proudu. Práce studuje interakci pulzního vodního svazku s povrchem konstrukčních materiálů. Práce se zaměřuje zejména na inkubační erozní etapa. Inkubační erozní etapa se projevuje plastickou deformací povrchu bez přítomnosti makroskopického úběru materiálu. Experimentální typy materiálů jsou austenitické korozivzdorná ocel 316L a hliníková slitina AW-2014. Pulzující vodní proud je poměrně nová technologie s množstvím propojených technologických parametrů. Množství parametrů poskytuje velký prostor pro optimalizaci technologie v závislosti na použití. Předpokládá se, že vodní shluky svazku působí na povrch podobně jako vodní kapky. Na základě tohoto zjednodušení se nabízí použití technologie na testování erozní odolnosti materiálů. Výhoda technologie oproti konvenčním metodám testování eroze je vysoká frekvence dopadu kapek až 40 kHz a možnost kontrolovat rychlost, velikost, úhel a frekvenci dopadajících kapek. Zaměřením práce je zkoumání inkubačního erozního stádia předcházejícího úběru materiálu. Eroze se v tomto stádiu projevuje zdrsňováním povrchu v důsledku plastické deformace materiálu, deformací zrn vedoucímu k odhalování hranic zrn a vytváření povrchového reliéfu uvnitř zrn. Cílem práce je naladění a porozumění fungování pulzního vodního svazku a možné použití technologie pro erozní testování, zdrsňování a zpevňování povrchu. Hlavní dosažená zjištění jsou následující: • Závislost změny distribuce dopadů vodních kapek s několika úrovněmi hydraulických parametrů byla pozorována na obou experimentálních materiálech (hliníková slitina AW-2014 a austenitická ocel 316L). Závislost distribuce dopadů vodních kapek na erozní efektivitu a erozní stádium byla popsána. • Statické erozní testy byly provedeny na oceli 316L. Byly měřeny změny profilu způsobené interakcí s PWJ Podpovrchové změny korespondující se změnami povrchovými byli pozorovány pomocí transmisního elektronového mikroskopu. Bylo definováno erozní stádium mezi zdrsňováním povrchu a makroskopickým úběrem materiálu. Definováno bylo přítomností nespojitých mikro trhlin koncentrujících se zejména na hranicích zrn. • Zpevňování povrchu oceli 316L bylo měřeno na řezu kolmém k ovlivněnému povrchu. Zpevnění bylo pozorované až do hloubky 100 µm, a předcházelo makroskopickému úběru materiálu. • Nárůst únavové životnosti oceli 316L byl změřen po zpracování povrchu pomocí pulzujícího vodního svazku. V rámci zvolených experimentálních parametrů byla pozorována závislost rychlosti přejezdu pulzujícího vodního svazku a počtu cyklů do lomu pro dvě zkoumané úrovně řízené celkové deformace. • Metodologie měření pomocí difrakce zpětně odražených elektronů před a po zpracování povrchu oceli 316L pulzním vodním svazkem byla použita. Metodologie umožňuje měřit vývoj změn v orientaci a deformace uvnitř konkrétních zrn. Otestování metodologie je hlavní příspěvek této práce.
Keywords:
Erosion; Wear; Plastic deformation; Water cluster; Pulsating water jet; Surface hardening; Surface roughening; Eroze; Opotřebení; Plastická deformace; Kapka vody; Pulzující vodní svazek; Zpevňování povrchu; Zdrsňování
Available in a digital repository NRGL
Interaction of pulsating water jet with surface of structural materials
The pulsating water jet (PWJ) is a hybrid technological modification of the continuous water jet (CWJ) working at the principle of impact pressure. PWJ is created by splitting the coherent stream of ...
Zvýšení přesnosti lokalizace v průmyslových nositelných zařízeních pomocí LoRaWAN
Svertoka, Ekaterina; Martian, Alexandru; Digulescu-Popescu,, Angela; Lohan, Elena Simona; Hošek,, Jiří; Burget, Radim
2024 - English
This research combines theoretical insights, simulation studies, and practical experimentation to explore the field of industrial wearables, with a focus on enhancing their location accuracy through LoRaWAN technology. The work led to creating two classifications on functions and metrics of industrial wearables and 7 open access LoRaWAN datasets in diverse environments (indoor, outdoor, and underground). Moreover, the paper conducts a comprehensive assessment of localization accuracy through multiple approaches, analyzing the influence of variables from the measurement campaign and data processing techniques. Furthermore, it proposes modifications to the k-NN algorithm, which, alongside preprocessing methods, results in a 17.2% increase in accuracy compared to the original benchmark. Validated on LoRaWAN datasets, the proposed algorithms offer potential applications across various fields. The study concludes validation of LoRaWAN-based localization with an accuracy of 2.6m indoors and 4m outdoors, suggesting that while LoRaWAN-based localisation is not as precise as leading technologies, it can be used in sectors such as logistics, agriculture, and smart manufacturing where absolute precision is not essential. Tento výzkum kombinuje teoretické poznatky, simulační studie a praktické experimenty s cílem prozkoumat oblast průmyslových nositelných zařízení se zaměřením na zvýšení přesnosti jejich lokalizace pomocí technologie LoRaWAN. Práce vedla k vytvoření dvou klasifikací funkcí a metrik průmyslových nositelných zařízení a 7 volně přístupných datových sad LoRaWAN v různých prostředích (vnitřních, venkovních a podzemních). Kromě toho práce provádí komplexní posouzení přesnosti lokalizace pomocí více přístupů, analyzuje vliv proměnných z měřicí kampaně a technik zpracování dat. Dále navrhuje úpravy algoritmu k-NN, které spolu s metodami předzpracování vedou ke zvýšení přesnosti o 17,2 % ve srovnání s původním benchmarkem. Navržené algoritmy, ověřené na souborech dat LoRaWAN, nabízejí potenciální využití v různých oblastech. Studie uzavírá validaci lokalizace na bázi LoRaWAN s přesností 2,6 m v interiéru a 4 m v exteriéru, což naznačuje, že ačkoli lokalizace na bázi LoRaWAN není tak přesná jako u předních technologií, lze ji využít v odvětvích, jako je logistika, zemědělství a inteligentní výroba, kde není absolutní přesnost nezbytná.
Keywords:
LoRaWAN; localization; accuracy; Industry 4.0; wearable technology; LoRaWAN; lokalizace; přesnost; průmysl 4.0; nositelná technologie
Available in a digital repository NRGL
Zvýšení přesnosti lokalizace v průmyslových nositelných zařízeních pomocí LoRaWAN
This research combines theoretical insights, simulation studies, and practical experimentation to explore the field of industrial wearables, with a focus on enhancing their location accuracy through ...
Od modulárních k celostním systémům diarizace řečníka
Landini, Federico Nicolás; Ganapathy, Sriram; Bredin, Herve; Burget, Lukáš
2024 - English
Speaker diarization is usually referred to as the task that determines ``who spoke when'' in a recording. Until a few years ago, all competitive approaches were modular, i.e. voice activity detection, segmentation, embedding extraction, clustering and overlapped speech detection and handling were tackled by different sub-systems and applied in a cascaded fashion. Systems based on this framework reached state-of-the-art performance in most scenarios but had major difficulties dealing with overlapped speech. More recently, the advent of end-to-end models, capable of dealing with all aspects of speaker diarization with a single model and better performing regarding overlapped speech, has brought high levels of attention. This thesis is framed during a period of co-existence of these two trends. We describe a system based on a Bayesian hidden Markov model used to cluster x-vectors (speaker embeddings obtained with a neural network), known as VBx, which has shown remarkable performance on different datasets and challenges. We comment on its advantages and limitations and evaluate results on different relevant corpora. Then, we move towards end-to-end neural diarization (EEND) methods. Due to the need for large training sets for training these models and the lack of manually annotated diarization data in sufficient quantities, the compromise solution consists in generating training data artificially. We describe an approach for generating synthetic data which resembles real conversations in terms of speaker turns and overlaps. We show how this method generating "simulated conversations" allows for better performance than using a previously proposed method for creating "simulated mixtures" when training the popular EEND with encoder-decoder attractors (EEND-EDA). We also propose a new EEND-based model, which we call DiaPer, and show that it can perform better than EEND-EDA, especially when dealing with many speakers and handling overlapped speech. Finally, we compare both VBx-based and DiaPer systems on a wide variety of corpora and comment on the advantages of each technique. Diarizace mluvčího se obvykle popisuje jako úloha, která určuje, "kdo kdy mluvil" v nahrávce. Ještě před několika lety byly všechny konkurenceschopné přístupy modulární, tj. detekce hlasové aktivity, segmentace, extrakce embeddingů, shlukování a detekce a zpracování překrývající se řeči byly řešeny různými subsystémy a aplikovány jeden po druhém. Takto konstruované systémy dosahovaly ve většině scénářů nejlepších výsledků, ale měly velké potíže vypořádat se s překrývající se řečí. V poslední době vzbudil velkou pozornost nástup end-to-end modelů, které jsou schopny řešit všechny aspekty diarizace mluvčího pomocí jediného modelu a mají lepší úspěšnost, pokud jde o překrývající se řeč. Tato práce vznikla v období koexistence těchto dvou trendů. Popisujeme systém založený na bayesovském skrytém Markovově modelu používaném ke shlukování x-vektorů (embeddingů mluvčích získaných pomocí neuronové sítě), známý jako VBx, který prokázal pozoruhodnou úspěšnost na různých souborech dat a evaluačních v různých kampaních. Popíšeme jeho výhody a omezení a vyhodnotíme výsledky na různých relevantních korpusech. Poté přejdeme k metodám end-to-end neuronové diarizace (EEND). Vzhledem k potřebě velkých trénovacích sad pro trénování těchto modelů a nedostatku ručně anotovaných diarizačních dat v dostatečném množství spočívá kompromisní řešení v umělém generování trénovacích dat. Popíšeme přístup ke generování syntetických dat, která se z hlediska změn a překryvů mluvčích podobají skutečným rozhovorům. Ukážeme, jak tato metoda generování simulovaných konverzací umožňuje dosáhnout lepší úspěšnosti než dříve navržená metoda vytváření simulovaných směsí při trénování populárního EEND s enkodér-dekodér atraktory (EEND-EDA). Navrhneme také nový model založený na EEND, který nazýváme DiaPer, a ukážeme, že může dosáhnout lepších výsledků než EEND-EDA, zejména při práci s mnoha mluvčími a při zpracování překrývající se řeči. Nakonec porovnáváme oba systémy, VBx i DiaPer, na široké škále datových sad a prodiskutejeme výhody každého z nich.
Keywords:
Speaker diarization; VBx; end-to-end neural diarization; simulated conversations; DiaPer.; Diarizace mluvčího; VBx; neuronová diarizace end-to-end; simulované rozhovory; DiaPer.
Available in a digital repository NRGL
Od modulárních k celostním systémům diarizace řečníka
Speaker diarization is usually referred to as the task that determines ``who spoke when'' in a recording. Until a few years ago, all competitive approaches were modular, i.e. voice activity detection, ...
MINOR PHASES IN TIN-RICH HISTORICAL MATERIALS
Michalcová, A.; Msallamová, Š.; Fink, D.; Friák, Martin
2024 - English
The historical organ pipes used to be manufactured from tin and tin-lead alloys. The tin-rich organ pipes usually contained copper as alloying elements, which make them similar to modern lead free soldering materials. The historical organ pipe materials can be used as model materials for natural ageing of soldering materials. Tin pest is a term for modification from white tin to grey tin, which leads to degradation of tin or tin-rich alloys. The influence of individual alloying elements has not been reliably described, yet. Not only on the concentration of the alloying element, but also the distribution may play the important role. In dependence on heat-treatment, the Cu can be in the Sn matrix present in these forms: i) as large intermetallic particles after casting (Cu6Sn5), ii) as solid solution after homogenization annealing and iii) as fine precipitates after ageing. The microstructure of the real historical organ-pipes material was studied and it was proven that contradictionary to the equilibrium phase diagram the Cu enriched was observed.
Keywords:
Metallurgy; tin; copper; tin pest; tem
Available at various institutes of the ASCR
MINOR PHASES IN TIN-RICH HISTORICAL MATERIALS
The historical organ pipes used to be manufactured from tin and tin-lead alloys. The tin-rich organ pipes usually contained copper as alloying elements, which make them similar to modern lead free ...
Book of Abstracts and Programme
Beneš, Hynek; Starý, Zdeněk
2024 - English
The Book of Abstracts and Programme contains time order and the summaries of all the contributions to the international conference “Polymers for Sustainable Future 2024” was organized simultaneously as the 85th Prague Meeting on Macromolecules (PMM) and 11th Conference on Green Chemistry and Nanotechnologies in Polymeric Materials. The participants presented 84 lectures and 91 posters.
Keywords:
polymers; sustainable; green chemistry
Available at various institutes of the ASCR
Book of Abstracts and Programme
The Book of Abstracts and Programme contains time order and the summaries of all the contributions to the international conference “Polymers for Sustainable Future 2024” was organized simultaneously ...
Keramické materiály a kompozity pro pokročilé aplikace
Mařák, Vojtěch; Částková, Klára; Michálková,, Monika; Drdlík, Daniel
2024 - English
This thesis focuses on advanced oxide ceramics and particle and laminate composites. The materials studied include bioceramic hydroxyapatite, thermomiotic aluminium tungstate, and lead-free barium titanate-based piezoelectrics. These ceramics suffer from several limitations in their processing and properties, including the use of toxic stabilisers, low densification, susceptibility to cracking, undesirable chemical reactions, and poor mechanical and electrical performance. This work addresses these issues by tailoring individual processing steps and employing novel fabrication and treatment methods to optimise the desired performance of the materials. Plasma treatment of hydroxyapatite powder allowed electrophoretic deposition without toxic stabilisers, resulting in denser and crack-free coatings, as was also showcased on orthopaedic screws. Thermomiotic aluminium tungstate, known for its near-zero coefficient of thermal expansion, was synthesised by optimised co-precipitation to produce a powder with improved sinterability. Rapid pressure-less sintering and spark plasma sintering were used to densify the material to the highest density at the lowest temperature to date. The microstructural evolution of barium titanate piezoceramics was studied using rapid pressure-less sintering and radiation assisted sintering. The gained knowledge was used to sinter barium titanate-based particle composites with reinforcing tougher oxide ceramics. High reactivity between selected materials had a negative influence on the properties of the composites, and one of the reaction products was characterised in greater detail. Laminated composites were prepared by alternating barium titanate-based and dielectric zirconia layers. The high reactivity of piezoelectric materials was inhibited by the sintering strategy. In summary, this dissertation thesis aims to improve the understanding of ceramic material properties and processing techniques, provide insight into performance optimisation, and address critical limitations across diverse applications. Tato dizertační práce se zaměřuje na pokročilou oxidovou keramiku a částicové a vrstevnaté kompozity. Studované materiály zahrnují biokeramický hydroxyapatit, termomiotický wolframan hlinitý a bezolovnaté piezoelektrické materiály na bázi titaničitanu barnatého. Příprava těchto keramik má několik omezení ovlivňující finální vlastnosti, zahrnující použití toxických stabilizátorů, nízké zhutnění, náchylnost k praskání, vznik nežádoucích chemických reakcí, nízké mechanické a elektrické vlastnosti. Tato práce řeší tyto problémy přizpůsobením jednotlivých kroků zpracování a použitím progresivních výrobních metod pro optimalizaci požadovaných funkčních vlastností materiálů. Úprava hydroxyapatitového prášku studenou plazmou umožnila elektroforetickou depozici bez toxických stabilizátorů, což vedlo k hutnějším povlakům bez trhlin. Praktický benefit tohoto přístupu byl demonstrován v případě bezdefektních hydroxyapatitových povlaků ortopedických šroubů. Termomiotický wolframan hlinitý, vyznačující se svým téměř nulovým koeficientem tepelné roztažnosti, byl syntetizován optimalizovanou koprecipitací za účelem zlepšení slinovatelnosti prášku. Rychlé beztlaké slinování a slinování plazmovou jiskrou byly použity ke zhutnění materiálu, přičemž bylo dosaženo dosud nejvyšších publikovaných hodnot hustot při nejnižší slinovací teplotě. Vývoj mikrostruktury piezokeramiky titaničitanu barnatého byl studován pomocí rychlého beztlakého slinování a slinování s pomocí radiace. Získané poznatky byly využity pro slinování částicových kompozitů na bázi titaničitanu barnatého vyztuženého oxidovými keramikami. Vysoká reaktivita mezi zvolenými materiály měla negativní vliv na vlastnosti kompozitů a jeden z reakčních produktů byl podrobněji charakterizován. Byly připraveny vrstvené kompozity střídáním vrstev na bázi titaničitanu barnatého a dielektrického oxidu zirkoničitého. Vysoká reaktivita piezoelektrických materiálů byla potlačena volbou slinovací strategie. Souhrnným cílem této disertační práce je posunout vědění v oblasti vlastností a zpracování keramických materiálů, poskytnout náhled na optimalizaci funkčnosti a řešit kritická omezení v různých aplikacích.
Keywords:
Ceramics; Hydroxyapatite; Aluminium tungstate; Barium titanate; Alumina; Zirconia; Particle composites; Laminated composites; Sintering; Microstructure; Phase composition; Mechanical properties; Electrical properties; Keramické materiály; Hydroxyapatit; Wolframan hlinitý; Titaničitan barnatý; Oxid hlinitý; Oxid zirkoničitý; Částicový kompozit; Vrstevnatý kompozit; Slinování; Mikrostruktura; Fázové složení; Mechanické vlastnosti; Elektrické vlastnosti
Available in a digital repository NRGL
Keramické materiály a kompozity pro pokročilé aplikace
This thesis focuses on advanced oxide ceramics and particle and laminate composites. The materials studied include bioceramic hydroxyapatite, thermomiotic aluminium tungstate, and lead-free barium ...
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