No (10420)
Number of found documents:
10420
Published from
to
Kryptografie založená na mřížkách na omezených zařízeních
Shapoval, Vladyslav; Dzurenda, Petr; Ricci, Sara
2024 - English
Tato diplomová práce prezentuje modifikovanou softwarovou implementaci podpisového schématu založeného na modulové mřížce Dilithium a jeho distribuované varianty DS2 pro mikrokontrolér ARM Cortex-M4. Dilithium je součástí sady CRYSTALS a byl vybrán NIST jako nový postkvantový podpisový standard. Tato práce se zaměřuje na snížení paměťové náročnosti obou algoritmů, aby byly více aplikovatelné na širší spektrum mikrokontrolérů a omezených zařízení. Oba podpisy byly optimalizovány pro běh na mikrokontroléru STM32 Cortex-M4. Na jedné straně Dilithium podpis prezentoval již optimalizovanou implementaci, která může běžet na mikrokontroléru. Proto jsme se zaměřili na přidání hardwarové akcelerace pro AES pro generování pseudonáhodných čísel během generování podpisu. Na druhé straně je podpis DS2 více paměťově náročný a navrhli jsme dva optimalizační přístupy přizpůsobené mikrokontroléru. Tyto optimalizace mají za cíl snížit spotřebu paměti při zachování bezpečnostní síly. Experimentální výsledky a bezpečnostní analýza demonstrují účinnost a praktičnost našich řešení. V důsledku naší práce jsme úspěšně vyvinuli nové verze jak Dilithium, tak DS2 s paměťovou spotřebou sníženou o více než 50\% a 90\%, respektive, ve srovnání s originálem. This master’s thesis presents a modified software implementation of the module-lattice-based signature scheme Dilithium and its distributed variant DS2 for the ARM Cortex-M4 microcontroller. Dilithium is a part of the CRYSTALS suite and was selected by the NIST as a new post-quantum signature standard. This work is focused on reducing the memory footprint of both algorithms in order to make them more applicable to a wider spectrum of microcontrollers and constrained devices. Both signatures were optimized to run on the STM32 Cortex-M4 microcontroller. On one hand, Dilithium signature presented an already optimized implementation that can run on a microcontroller. Therefore, we focused on adding hardware acceleration support for AES for the generation of pseudo-random numbers during the generation of the signature. On the other hand, DS2 signature is more memory demanding and we proposed two microcontroller-tailored optimization approaches. These optimizations aim to reduce memory consumption while maintaining security strength. Experimental results and security analysis demonstrate the efficacy and practicality of our solutions. As a result of our work, we successfully developed new versions of both Dilithium and DS2 with memory consumption reduced by more than 50\% and 90\%, respectively, compared to the original.
Keywords:
Dilithium; Post-quantum cryptography; LWE; microcontrollers; threshold signature; quantum-resistant; RAM-optimization; Dilithium; Postkvantová kryptografie; LWE; mikrokontroléry; prahový podpis; kvantově odolné; optimalizace RAM
Available in a digital repository NRGL
Kryptografie založená na mřížkách na omezených zařízeních
Tato diplomová práce prezentuje modifikovanou softwarovou implementaci podpisového schématu založeného na modulové mřížce Dilithium a jeho distribuované varianty DS2 pro mikrokontrolér ARM Cortex-M4. ...
Testing the response of operating systems to different IPv6 flows
Ruiner, Michal; Polák, Ladislav; Jeřábek, Jan
2024 - English
The aim of the thesis is to create an array of virtual machines and research their response to the IPv6 protocol. Another significant part is to utilize the provided tool for generating and sniffing IPv6 traffic and verify its correct functionality. For such purpose, the GNS3 open-source software is selected. A~reader is familiarized with the concepts of virtualization, GNS3 functionality and various methods of software testing together with the implemented practical models. The IPv6 protocol is introduced in detail as well as the packet format, address types and several IPv6 protocols useful for the thesis. The practical part is discussed in the Numerical results chapter. The topology is established and connectivity verified using IPv4. Configuration of static IPv6 addresses is performed on the devices as well as configuration of router to distribute particular prefixes. 5 testing scenarios are proposed that increase the input load to the tool in sense of higher number of addresses for the 3 different modes - passive, active and aggressive. 3 scripts were developed. Performance testing script measures utilization of computational resources. The other 2 scripts perform packet capturing and further analysis to compare the results of proposed scripts with provided tool. The comparison is done utilizing passive and aggressive modes. Active mode is used to observe the response of various operating systems to different IPv6 flows. Specifically, multiple Windows 10 builds, Linux distributions, Windows XP, 7, 11, macOS and Android. The aim of the thesis is to create an array of virtual machines and research their response to the IPv6 protocol. Another significant part is to utilize the provided tool for generating and sniffing IPv6 traffic and verify its correct functionality. For such purpose, the GNS3 open-source software is selected. A~reader is familiarized with the concepts of virtualization, GNS3 functionality and various methods of software testing together with the implemented practical models. The IPv6 protocol is introduced in detail as well as the packet format, address types and several IPv6 protocols useful for the thesis. The practical part is discussed in the Numerical results chapter. The topology is established and connectivity verified using IPv4. Configuration of static IPv6 addresses is performed on the devices as well as configuration of router to distribute particular prefixes. 5 testing scenarios are proposed that increase the input load to the tool in sense of higher number of addresses for the 3 different modes - passive, active and aggressive. 3 scripts were developed. Performance testing script measures utilization of computational resources. The other 2 scripts perform packet capturing and further analysis to compare the results of proposed scripts with provided tool. The comparison is done utilizing passive and aggressive modes. Active mode is used to observe the response of various operating systems to different IPv6 flows. Specifically, multiple Windows 10 builds, Linux distributions, Windows XP, 7, 11, macOS and Android.
Keywords:
Virtualization; GNS3; Software testing; IPv6; ICMPv6; Neighbor Discovery; SLAAC; MLD; mDNS; LLMNR; Operating system; Network discovery; Network scanning; Performance evaluation; Virtualization; GNS3; Software testing; IPv6; ICMPv6; Neighbor Discovery; SLAAC; MLD; mDNS; LLMNR; Operating system; Network discovery; Network scanning; Performance evaluation
Available in a digital repository NRGL
Testing the response of operating systems to different IPv6 flows
The aim of the thesis is to create an array of virtual machines and research their response to the IPv6 protocol. Another significant part is to utilize the provided tool for generating and sniffing ...
Mechanismy poškození při multiaxiální únavě
Poczklán, Ladislav; Kunz,, Ludvik; Spätig, Philippe; Kruml, Tomáš
2024 - English
Práce se zabývá víceosou únavou austenitické korozivzdorné oceli 316L. Materiál byl zatěžován cyklicky v tahu/tlaku a krutu. Jejich kombinace byla použita pro testování ve dvou víceosých módech: in-phase (ve fázi) a out-of-phase (mimo fázi). Všechny zkoušky byly provedeny v režimu řízení celkové deformace za pokojové teploty. Výsledky únavových zkoušek naznačují, že cyklování v módu tah/tlak způsobuje nejrychlejší růst trhliny a nejkratší životnost. Naproti tomu torzní mód vedl k nejpomalejšímu šíření únavových trhlin a k nejdelším životnostem. Oba víceosé módy se ukázaly být podobně poškozující. Detailně byly studovány dva aspekty mikrostrukturních změn: vzniklé dislokační struktury a deformačně indukovaná martenzitická transformace. Oba jevy byly analyzovány pomocí elektronové mikroskopie. In-phase zatěžování stejně jako oba jednoosé módy vedly k vytvoření podobných dislokačních struktur odlišných od těch pozorovaných v out-of-phase módu což vedlo k odlišné mechanické odezvě. Stabilita austenitu během cyklování byla závislá na zatěžujícím módu a amplitudě deformace. Rozložení indukovaného martenzitu v torzním a out-of-phase módu se ukázalo být silně heterogenní. Měření jeho obsahu pomocí feritoskopu na vnějším povrchu může v některých případech vést k zavádějícím výsledkům. Nejnižší množství martenzitu bylo pozorováno v módu tah/tlak. Odolnost vůči únavovému lomu a úhel náklonu únavové trhliny byly predikovány pomocí modelů založených na principu kritické roviny. Počet cyklů do lomu byl nejpřesněji předpovězen kritériem, které navrhnul Fatemi a Socie. Model Smith Watson Topper vedl k nejlepším odhadům orientace únavové trhliny. Kinetika růstu trhlin byla analyzována metodou navrženou Polákem a dále také pomocí plastické části J-integrálu. Druhý způsob vedl k univerzálnímu popisu rychlosti růstu trhlin ve všech zatěžujících módech s výjimkou out-of-phase, kde výpočet plastické části J-integrálu nebyl proveden. The manuscript is focused on multiaxial fatigue of austenitic stainless steel 316L. The material was cyclically tested in tension/compression and pure torsion as well as in two multiaxial modes formed by their in-phase and 90° out-of-phase combination. All tests were performed in total strain-controlled mode at ambient temperature. Results of fatigue tests suggest that cycling in tension/compression mode causes the fastest crack growth rate and the shortest fatigue life. Torsional mode, on the contrary, led to the slowest propagation of fatigue cracks and the longest fatigue lives. Both multiaxial modes proved to be comparably damaging. Two aspects of microstructural changes were studied in detail: developed dislocation structures and strain-induced martensitic transformation. Electron microscopy was utilized for analyzing both features. In in-phase and both uniaxial modes similar dislocation structures distinguished from those observed in out-of-phase mode were formed which results in the distinct mechanical response observed in the case of out-of-phase loading path. The stability of austenite during cycling was dependent on the loading mode and strain amplitude. The distribution of induced martensite in torsional and out-of-phase modes was strongly heterogeneous. Measuring its content on the outer surface with the Feritscope may give misleading results in some cases. The lowest amount of martensite was observed in tension/compression mode. The endurance against fatigue fracture as well as the tilt angle of the fatigue crack path were predicted using models based on the critical plane approach. The number of cycles to failure was predicted the most precisely by the criterion proposed by Fatemi and Socie. The Smith-Watson-Topper yielded the best predictions of the fatigue crack orientation. The analysis proposed by Polák and the method using the plastic part of the J-integral were applied to investigate the crack growth kinetics. The later approach provided a versatile description of the crack growth rate under all loading paths except out-of-phase mode.
Keywords:
Austenitic steel; Multiaxial fatigue; Strain-induced martensite; Dislocation structure; Critical plane; Crack growth rate; Austenitická ocel; víceosá únava; deformačně indukovaný martenzit; dislokační struktura; kritická rovina; rychlost růstu trhliny
Available in a digital repository NRGL
Mechanismy poškození při multiaxiální únavě
Práce se zabývá víceosou únavou austenitické korozivzdorné oceli 316L. Materiál byl zatěžován cyklicky v tahu/tlaku a krutu. Jejich kombinace byla použita pro testování ve dvou víceosých módech: ...
Studium interakce rizikový kov – mikroplast
Sinčáková, Lenka; Řezáčová, Veronika; Doležalová Weissmannová, Helena
2024 - English
Mikroplasty, široko zastúpené vo vodnom prostredí, slúžia ako vektor širokej škály kontaminantov, vrátane ťažkých kovov. Táto práca sa zaoberá adsorpciou piatich ťažkých kovov (Pb, Hg, Zn, Cu and Cd) na polyetylén tereftalát (PET), rozšírený polutant riek a morí. Pokiaľ ide o vplyv veľkosti mikroplastov na proces adsorpcie, nebol zistený jasný trend. Salinita prostredia má značný vplyv na adsorpčný proces s pozorovateľným poklesom adsorbovaných množstiev v prostredí s vysokou iónovou silou. Analyzované ťažké kovy boli zoradené vzostupne podľa ich schopnosti adsorpcie na PET nasledovne: Hg Microplastics are ubiqitous in the aquatic environmet and serve as a vector of wide range of contaminants, including heavy metals. This thesis aimed to examine the adsorption processes of five heavy metals (Pb, Hg, Zn, Cu and Cd) onto polyethylene terephtalate (PET), common river and sea pollutant. There has not been found a clear trend with regard to the influence of the size of the microplastics on the adsorption process. The salinity of the environment, on the other hand, has been found to have a profound impact on the adsorption process, with the observable decline of the adsorbed amounts in the environment with high ionic strength. The analysed heavy metals have been sorted in ascending order by its adsorption on PET as follows: Hg
Keywords:
microplastics; MPs; polyethylene terephtalate; PET; heavy metals; HMs; pollution; Pb; Hg; Zn; Cu; Cd; adsorption; atomic absorption spectrometry; AAS; Fourier transform infrared spectrometry; FTIR; fresh water; sea water; Langmuir isotherm; Freundlich isotherm; Temkin isotherm; mikroplasty; MPs; polyetylén tereftalát; PET; ťažké kovy; HMs; znečistenie; Pb; Hg; Zn; Cu; Cd; adsorpcia; atómová absorpčná spektrometria; AAS; infračervená spektrometria s Fourierovou transformáciou; FTIR; sladká voda; morská voda; Langmuirova izoterma; Freundlichova izoterma; Temkinova izoterma
Available in a digital repository NRGL
Studium interakce rizikový kov – mikroplast
Mikroplasty, široko zastúpené vo vodnom prostredí, slúžia ako vektor širokej škály kontaminantov, vrátane ťažkých kovov. Táto práca sa zaoberá adsorpciou piatich ťažkých kovov (Pb, Hg, Zn, Cu and Cd) ...
Studium biodegradace syntetických polyesterů
Guziurová, Pavlína; Sedláček, Petr; Obruča, Stanislav
2024 - English
Tato práce se zabývá degradačními vlastnostmi polyesterových polymerů (PBS s inkorporovaným dilinoleovým sukcinátem v různých hmotnostních procentech) v simulovaných tělních tekutinách a odhaluje menší změny vlastností. Byla zkoumána také bakteriální degradace a analýza ukazuje významnější rozdíly ve výsledcích gelové permeační chromatografie (GPC) a skenovacího elektronového mikroskopu (SEM). Zatímco převažuje abiotická degradace, bakteriální prostředí vede k vyšším úrovním degradace než simulované tělní tekutiny, což naznačuje potenciální využití v obalové technice nebo zemědělství. Nižší náchylnost na abiotickou degradaci však otevírá nové možnosti pro další výzkum mechanismů bakteriální a enzymatické degradace pro ekologicky udržitelné alternativy v různých průmyslových odvětvích. This thesis investigates the degradation characteristics of polyester polymers (PBS with incorporated dilinoleic succinate in different %wt.) in simulated body fluids, revealing minor changes in properties. Bacterial degradation was also investigated and analysis shows more significant differences in Gel Permeation Chromatography (GPC) and scanning electron microscope (SEM) results. While abiotic degradation predominates, bacterial environments lead to higher degradation levels than simulated body fluids, suggesting potential applications in packaging or agriculture. However, lower sensitivity to abiotic degradation opens new possibilities for further research into exploring bacterial and enzymatic degradation mechanisms for environmentally sustainable alternatives across industries.
Keywords:
Degradation; poly(butylene succinate); poly(butylene succinate)-(dilinoleic succinate); microbial degradation; Caldimonas thermodepolymerans; simulated body fluids; gastroenterological fluid; colonic fluid; Degradace; poly(butylene sukcinát); poly(butylene sukcinát)-(dilinoleát sukcinát); mikrobiální degradace; Caldimonas thermodepolymerans; simulované tělní tekutiny; žaludeční šťáva; střevní tekutina
Available in a digital repository NRGL
Studium biodegradace syntetických polyesterů
Tato práce se zabývá degradačními vlastnostmi polyesterových polymerů (PBS s inkorporovaným dilinoleovým sukcinátem v různých hmotnostních procentech) v simulovaných tělních tekutinách a odhaluje ...
Realizace víceúčelového měřícího systému pro (sub)terahertzovou elektronovou spinovou rezonanční spektroskopii
Šedivý, Matúš; Malik, Aamir Saeed; Epel, Boris; Vrba, Radimír
2024 - English
Spektroskopie elektronové spinové rezonance (také nazývaná elektronová paramagnetická rezonance nebo jen EPR) zahrnuje metody, které zkoumají hmotu prostřednictvím nepárových elektronů. Jednou z progresivních metod EPR je rychlé skenování, které umožňuje pozorovat kinetiku chemických reakcí. Kromě toho nedávný vývoj vysokofrekvenčních součástkách rozšířil použití vysokofrekvenční EPR (HFEPR), které využívají sub-terahertzové až terahertzové vlny. Tato práce se zabývá propojením obou cest do HFEPR spektrometru s rychlým skenováním frekvencí (FRaScan), který byl nedávno vyvinut na CEITEC VUT. Na začátku je stručně uvedena základní teorie k EPR, následovaný přehledem přístrojového vybavení pro HFEPR. V praktické části je popsáno technické řešení spektrometru. Důraz je kladen na implementaci softwaru, pomocí kterého je spektrometr ovládán a měření jsou automatizována. Následně jsou ukázány příklady z měření pevných látek, konkrétně karbidu křemíku dopovaného vanadem (SiC:V), ftalocyaninu líthia (LiPc) a krystalu 1,3-bisdifenylen-2-fenylallylu (BDPA). Příklady demonstrují schopnosti spektrometru získat multifrekvenční vlnově spojitá EPR spektra a frekvenčně rozmítaná spektra v závislosti na teplotě a orientaci vzorku, a taky spektra pomocí rychlého skenování frekvencí Electron spin resonance (also called electron paramagnetic resonance or just EPR) spectroscopy includes methods that investigate matter via unpaired electrons. One of the progressive EPR methods is the rapid scan, which allows one to observe the kinetics of chemical reactions. Moreover, recent developments of high-frequency components expand application of high-frequency EPR (HFEPR), that use sub terahertz and terahertz waves. This thesis deals with the connection of both paths into the frequency rapid scan (FRaScan) HFEPR spectrometer that was recently developed at CEITEC BUT. A brief introduction to the theoretical background of EPR is provided, followed by an overview of the HFEPR instrumentation. The practical part describes a technical solution for the spectrometer. The emphasis is on the implementation of software through which the spectrometer is controlled, and measurements are automated. Afterward are shown example measurements of solid state materials, namely vanadium doped silicon carbide (SiC:V), lithium phthalocyanine (LiPc), and crystal of 1,3-bisdiphenylene-2-phenylallyl (BDPA). The examples demonstrate the capabilities of the spectrometer to acquire multi-frequency continuous wave spectra and frequency-swept spectra with dependency on the temperature and orientation of the sample, as well as the frequency rapid scan spectra.
Keywords:
Elektronová spinová rezonance; spektroskopie; spektrometr; magnetická rezonance; vývoj; přístroj; měřící aparatura; prototyp; terahertzové vlny; prudký sken; defekty v krystalech; kvantový bit; karbid křemíku; software; LabVIEW; simulace; Electron-spin resonance; spectroscopy; spectrometer; magnetic resonance; development; instrument; experimental setup; prototype; terahertz beams; rapid scan; defects in crystals; qubit; silicon carbide; software; LabVIEW; simulation
Available in a digital repository NRGL
Realizace víceúčelového měřícího systému pro (sub)terahertzovou elektronovou spinovou rezonanční spektroskopii
Spektroskopie elektronové spinové rezonance (také nazývaná elektronová paramagnetická rezonance nebo jen EPR) zahrnuje metody, které zkoumají hmotu prostřednictvím nepárových elektronů. Jednou z ...
EMC Robustní Přesná Napěťová Reference pro Automobilové Aplikace
Krolák, David; Husák, Miroslav; Psychalinos, Professor Costas; Horský, Pavel
2024 - English
Klíčovou součástí moderních integrovaných obvodů je napěťová reference, která funguje jako srdce analogových bloků poskytující stabilní napětí. Tato disertační práce zkoumá pokročilé metody pro snížení citlivosti nízko příkonových referencí na elektromagnetické interference (EMI) pro automobilová prostředí s širokým teplotním rozsahem. Citlivost na EMI je nežádoucí jev, který může způsobit poruchy elektronického systému. Elektromagnetické rušení se může snadno vázat do obvodu prostřednictvím kabelového svazku a desky s plošnými spoji. Práce poskytuje přehled literatury, návrhy výzkumu a výsledky, které se zaměřují na skryté efekty v napěťovém referenčním jádru, jako je vliv parazitní kapacity z kolektorů bipolárních tranzistorů do substrátu integrovaného obvodu a efekty použitého operačního zesilovače. Jsou uvedena a implementována doporučení pro zlepšení EMI odolnosti napěťové reference. Aby se prokázala platnost navrhovaných vylepšení, byly vyrobeny a změřeny testovací čipy s navrženými napěťovými referencemi v různých technologiích. A crucial component of modern integrated circuits is the voltage reference that acts like the heart for analog blocks providing stable voltage. This doctoral thesis explores advanced methods to reduce electromagnetic interference (EMI) susceptibility of low-power voltage references for an automotive environment with a wide temperature range. The EMI susceptibility is an unwanted phenomenon that can cause electronic system malfunctions. Electromagnetic disturbances can easily couple to the circuit via a cable harness and a printed circuit board. This thesis provides a literature overview, research suggestions, and results that focus on hidden effects in the voltage reference core, such as the impact of parasitic capacitance from bipolar transistors' collectors to the substrate and the effects of a used operational amplifier. Recommendations for improving voltage reference EMI robustness are presented and implemented. To prove the validity of the suggested improvements, test chips with proposed voltage references using various technologies were fabricated and measured.
Keywords:
Bandgap voltage reference; Brokaw bandgap voltage reference; electromagnetic compatibility; electromagnetic interference; electromagnetic susceptibility; element-by-element extraction; passive network synthesis; transmission line; voltage reference; Brokawova napěťová reference typu bandgap; elektromagnetická citlivost; elektromagnetická interference; elektromagnetická kompatibilita; extrakce prvek-po-prvku; napěťová reference typu bandgap; napěťová reference; přenosové vedení; syntéza pasivního obvodu
Available in a digital repository NRGL
EMC Robustní Přesná Napěťová Reference pro Automobilové Aplikace
Klíčovou součástí moderních integrovaných obvodů je napěťová reference, která funguje jako srdce analogových bloků poskytující stabilní napětí. Tato disertační práce zkoumá pokročilé metody pro ...
Vliv kalcinovaných jílů na vlastnosti cementových past
Florian, Vojtěch; Šilerová, Iva; Šiler, Pavel
2024 - English
V této práci byl studován vliv kalcinovaných jílů na vlastnosti portlandského cementu. Jíly a jílové materiály jsou studovány již mnoho let, přičemž nejvíce studovaný jíl je kaolín a kalcinovaný kaolín. Avšak kvůli změnám ekonomické situace původně levné materiály, např kaolín, zdražily. Vzhledem k důležitosti ekonomické stránky byly v této práci používany primárně jílové materály, které by bylo možné považovat za odpadní. Studovali jsme směs přírodních a syntetických jílů získaných z okolí Brna v České Republice, což je region bohatý na ložiska jílů. Tyto jíly byly analyzovány, kalcinovány, pomlety a byla u nich změřena pucolánová aktivita. Nově schválená norma ČSN EN 197-5 povoluje až 65% náhradu cementu jinými materiály, např jíly, což je téměř dvojnásobek v porovnání s původní maximální náhradou 35 %. Z toho důvodu byly v této práci připraveny cementovo-jílové směsi s až 70% obsahem jílu. Bylo zjištěno, že cementovo-jílové směsi s 60% obsahem jílu vykazovaly mechanické vlastnosti přinejhorším srovnatelné s referenčním vzorkem portlandského cementu, v některých případech měly tyto směsi dokonce lepší mechanické vlastnosti. Směsi s obsahem jílu kolem 30-40 % měly všeobecně lepší mechanické vlastnosti než referenční vzorek. Ze studovaných materiálů měly směsi připravené z jílu z opuštěné cihelny nejlepší ohybovou pevnost. Při stáří 28 dní měly směsi až o 60% vyšší ohybovou pevnost než referenční vzorek. Nejvyšší tlakovou pevnost vykazovaly cementovo-jílové směsi připravené z glaukonitického jílu. S rostoucím obsahem jílu tlaková pevnost klesala. V 90 dnech při 10% obsahu jílu měla směs o 60 % vyšší pevnost než referenční vzorek. Při 60% obsahu jílu byla pevnost ve srovnání s referenčním vzorkem o 26,5 % vyšší. Použití těchto cementovo-jílových směsí se zdá být slibné díky dobrým mechanickým vlastnostem a z ekonomického a ekologického hlediska. Tyto cementovo-jílové směsi by mohly snížit emise oxidu uhličitého a zároveň být levnější než portlandský cement. In this thesis we studied the effect of calcined clays on the properties of Portland cement. For many years clays and calcined clays have been the subject of many studies, the most commonly examined clays being kaolinite and calcined kaolinite. However, due to late economical turbulences, originally cheap materials, such as kaolinite, became more expensive. Due to the importance of this economic aspect, the materials mainly used in this thesis are materials that could be classified as waste materials. We studied samples of natural and synthetic clays acquired from the region around Brno Czech Republic, which is an area rich in clay deposits. Collected clays were analyzed, calcined, milled, and had their pozzolan activity measured. The recently authorized norm ČSN EN 197-5 allows for up to 65% of cement to be substituted with other materials such as clays, which is almost double the amount compared to the previous maximum of 35% substitution. For this reason, we prepared cement-clay mixtures containing up to 70% clay. It was found that cement-clay mixtures containing 60% clay substitution exhibited mechanical properties that were at worst comparable to the reference sample of pure Portland cement, but in some cases these mixtures exhibited better mechanical properties than the reference sample. Mixtures containing 30-40% clay generally had better mechanical properties compared to the reference sample. Out of all the studied materials, mixtures prepared from the clay obtained in an abandoned brickyard had the highest flexural strength. At the age of 28 days, the mixtures had up to 60% higher flexural strength than the reference sample. The highest compressive strength was exhibited in cement-clay mixtures prepared from glauconite clay. With increasing clay content the compressive strength decreased. At 90 days at 10% clay content the mixture had 60% higher compressive strength compared to the reference sample and at 60% clay content, the mixture had 26,5% higher compressive strength compared to the reference sample. The use of these cement-clay mixtures appears to be promising for the improvement of mechanical properties and economic and ecological aspects. These cement-clay mixtures could reduce carbon dioxide emissions while being cheaper than Portland cement.
Keywords:
Clay; clay material; clay substitution; cement-clay mixture; Portland cement; pozzolan activity; Jíl; jílový materiál; jílová náhrada; cemento-jílová směs; portlandský cement; pucolánová aktivita
Available in a digital repository NRGL
Vliv kalcinovaných jílů na vlastnosti cementových past
V této práci byl studován vliv kalcinovaných jílů na vlastnosti portlandského cementu. Jíly a jílové materiály jsou studovány již mnoho let, přičemž nejvíce studovaný jíl je kaolín a kalcinovaný ...
Materiály pro fotovoltaické neurostimulátory na bázi křemíkových fotodiod
Kunovský, Ondřej; Weiter, Martin; Glowacki, Eric Daniel
2024 - English
Tato práce je zaměřena na možnosti neurostimulátorů s bezdrátovým přenosem energie, konkrétně se zabývá přenosem energie pomocí světla. Běžně používané neurostimulátory zahrnují bateriově napájené implantovatelné pulzní generátory a trpí problémem objemných baterií, které vyžadují invazivnější operace a nutnost periodické výměny. V této práci je zkoumána alternativa přenosu energie s využitím fotovoltaických diod. Monokrystalické křemíkové fotovoltaické diody jsou modifikovány a používány pro přeměnu energie ze světelné na elektrickou. Tyto diody byly rozřezány na různé velikosti aktivních ploch a byly zapojeny do sériových nebo paralelních zapojení. Tyto fotovoltaické články byly spojeny s elektrodami vyrobenými z osmi různých materiálů a se čtyřmi různými velikostmi fotovoltaických diod, aby pokryly širokou škálu možných neurostimulačních aplikací. Dále byl vyroben prototyp fotovoltaického stimulátoru skládající se z flexibilních elektrod a fotovoltaické diody. Tento prototyp byl úspěšně testován na modelech malých zvířat, kterými byli Hirudo verbena a Locusta migratoria. Tato práce charakterizuje řadu kombinací jednotlivých velikostí a materiálů elektrod s fotovoltaickými diodami pro různé intenzity a frekvence světla a vytváří mapu relevantních parametrů, z nichž lze navrhnout prototyp stimulátoru pro konkrétní aplikaci. Tato práce pokládá základ pro další vývoj fotovoltaických neurostimulátorů, které umožní nové experimenty a jednoho dne možná méně invazivní klinická zařízení. This thesis is focused on the possibilities of neurostimulators with wireless energy transfer, specifically it explores optical power transfer. Commonly used neurostimulators comprise battery-powered implantable pulse generators, and suffer from the problem of bulky batteries, accounting for more invasive surgery and requirement of periodic replacement. In this work, the alternative of photovoltaic power transfer is explored. Monocrystalline silicon photovoltaic diodes are modified and used as energy transducers. These diodes were cut into different sizes of active surface area, and they were connected into series or parallel connections. These photovoltaic cells were coupled with electrodes made from eight different materials and four different sizes to cover a wide range of possible neurostimulation applications. Next, a prototype photovoltaic stimulator consisting of flexible electrodes and a photovoltaic driver was fabricated. This prototype was successfully tested on small animal models, which they were Hirudo verbena and Locusta migratoria. This work characterizes a range of combinations of individual electrode sizes and materials with photovoltaic diodes for different light intensities and frequencies, creating a map of relevant parameters which can be used to design a prototype stimulator for a specific application. This work lays a foundation for further development of photovoltaic powered neurostimulators to enable novel experiments and one day maybe less invasive clinical devices.
Keywords:
bioelectronics; neurostimulation; photovoltaics; wireless power transfer; microelectrodes; materials for stimulation electrodes; bioelektronika; neurostimulace; fotovoltaika; bezdrátový přenos energie; mikroelektrody; materiály pro stimulační elektrody
Available in a digital repository NRGL
Materiály pro fotovoltaické neurostimulátory na bázi křemíkových fotodiod
Tato práce je zaměřena na možnosti neurostimulátorů s bezdrátovým přenosem energie, konkrétně se zabývá přenosem energie pomocí světla. Běžně používané neurostimulátory zahrnují bateriově napájené ...
Zlaté nanosystémy pro molekulární detekci biologických vzorků v povrchově zesílené Ramanově spektroskopii
Kebabová, Mona; Bernátová,, Silva; Samek, Ota
2024 - English
Citlivá a přesná detekce analytů nebo bakterií je klíčovým krokem při identifikaci nebezpečných sloučenin či patogenů, ať už v oblasti medicíny nebo bezpečnosti potravin. Využití pokročilých metod, jako je povrchově zesílená Ramanova spektroskopie (SERS), by pomohlo identifikovat bakterie nebo analyty s vysokou citlivostí a přesností. Tato diplomová práce zaměřuje na syntézu a charakterizaci kovových nanočástic (NČ) pro citlivou detekci bakterií pomocí SERS, přičemž NČ zvyšují Ramanův signál lokalizovanou plazmonovou rezonancí. Nejdříve jsou diskutovány nejnovější přístupy k syntéze plazmonických nanostruktur. Hlavní část experimentální práce tvoří syntéza zlatých (Au) a stříbrných (Ag) NČ, jejich charakterizace a využití pro analýzu chemických a biologických vzorků pomocí SERS. Nanočástice byly použity pro detekci molekul barviv (rhodamin 6G a methylenová modř), a patogenních bakterií Staphylococcus aureus a Escherichia coli, adsorbovaných na povrch syntetizovaných NČ. Dále byl replikován vysoce specifický sendvičový imunotest detekovatelný pomocí SERS. Tato metoda umožňuje rychlou a přesnou detekci patogenů. Na povrch nanočástic se pomocí interakce avidin-biotin vážou protilátky, které slouží k zachycení bakterií (E. coli a S. aureus). Ačkoli dílčí kroky protokolu byly úspešné, ověření funkce sendvičového imunotestu se doposud nezdařilo, pravděpodobně kvůli změnám v použitých chemikáliích a protilátkách. Kroky nezbytné k replikaci protokolu budou provedeny v budoucnu. Sensitive and accurate detection of analytes or bacteria is a crucial step in identifying dangerous compounds or pathogens, whether in the medical field or food safety. Utilizing advanced methods such as Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) would help with identifying bacteria or analytes with high sensitivity and accuracy. To optimize the method, the proposed master thesis concentrates on the synthesis and characterization of metal nanoparticles (NPs) that enhance Raman signal by localized plasmon resonance in SERS. Firstly, the recent approaches to the synthesis of plasmonic nanostructures are discussed. The main part of the experimental work consists of the synthesis of gold (Au) and silver (Ag) NPs and their characterization and use for analysis of chemical and biological samples by SERS. The NPs were used for the detection of dye molecules (rhodamine 6G and methylene blue), as well as the pathogenic bacteria Staphylococcus aureus and Escherichia coli, adsorbed on the surface of the synthesized NPs. Furthermore, a highly specific label-based sandwich immunoassay based on SERS signal of Raman reported linked to bacteria and NPs was replicated. This label-based method is a technique for the detection of a specific bacterial strain with the purpose of identifying the bacteria quickly and accurately. In principle, antibodies against specific bacteria were bound to the nanoparticle surface via an avidin-biotin affinity, allowing the bacteria (E. coli and S. aureus) to be captured. The prepared sandwich immunoassay is a precursor to highly accurate and rapid detection of bacteria, which I believe will be achieved in future steps.
Keywords:
Surface-enhanced Raman spectroscopy; gold nanoparticles; silver nanoparticles; Raman spectroscopy; bacterial detection; Povrchově zesílená Ramanova spektroskopie; zlaté nanočástice; stříbrné nanočástice; Ramanova spektroskopie; detekce bakterií
Available in a digital repository NRGL
Zlaté nanosystémy pro molekulární detekci biologických vzorků v povrchově zesílené Ramanově spektroskopii
Citlivá a přesná detekce analytů nebo bakterií je klíčovým krokem při identifikaci nebezpečných sloučenin či patogenů, ať už v oblasti medicíny nebo bezpečnosti potravin. Využití pokročilých metod, ...
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