No (24753)
Number of found documents:
24753
Published from
to
Popis šíření creepové trhliny v polymerních materiálech
Trávníček, Lukáš; Nezbedová,, Eva; Padovec,, Zdeněk; Hutař, Pavel
2024 - English
Požadovaná životnost plastových trubek používaných v tlakových systémech je 50 let. Zároveň je však vyvíjen tlak na použití recyklovaných materiálů, které mají podstatně horší mechanické vlastnosti a samotné je pro výrobu tlakových polymerních potrubí nelze použít. Tyto dvě protichůdné podmínky jdou skloubit pomocí trubky vytvořené z více vrstev, kde pro kritické časti, kterými jsou vnější a vnitřní povrch, je použit moderní odolný materiál. Na druhou stranu pro střední vrstvu, jejíž mechanické vlastnosti nejsou tak důležité z pohledu dlouhodobé životnosti, je možno použit materiál recyklovaný. Hlavním cílem této práce je navrhnout geometrii popsaného vícevrstvého potrubí s využitím recyklovaného materiálu při zachování minimální požadované životnosti. Životnost polymerních trubek je poměrně náročné testovat za běžných provozních podmínek z časových důvodů. Je však možné ji odhadnout, neboť nejčastější mechanismus poškození je pomalé šíření trhliny. Metodika odhadu životnosti využívá parametrů lineární elastické lomové mechaniky pro popis šíření těchto trhlin. Důležitou součástí je pak simulace šíření trhliny v trubce metodou konečných prvků se zohledněním různých typů zatížení, kterým je trubka v provozu vystavena. Mezi tyto zatížení patří reziduální napětí a zatížení způsobené tíhou zeminy, dopravou nebo kameny, pokud je trubka zakopána. Pro určení reziduálního napětí byla vyvinuta metodika, která využívá kombinace experimentů a numerického modelování a která byla také použita. Případ zakopané trubky je také simulován pomocí metody konečných prvků. Část práce je věnována měření rychlosti šíření creepové trhliny pomocí CRB testů (cracked round bar) a následnému vyhodnocení experimentálních dat. Rychlost šíření creepové trhliny spolu s kombinací s výsledky numerického modelování bude použita pro stanovení odhadu životnosti vícevrstvé polymerní trubky obsahující recyklovaný materiál. The lifetime of plastic pipes for pressurized systems is demanded to be at least 50 years. At the same time, the potential for recycling plastic waste is unexploited, therefore, using recycled material in pressurized plastic systems might become a reality in the future. However, the recycled material has low mechanical properties compared to the virgin one, and is restricted for pressurized pipe applications. These two contradictory conditions can be combined using a pipe consisting of a few layers of different materials. It is necessary to use modern, durable material for the critical parts, which are inner and outer surfaces. On the other hand, for the main pipe, it is possible to use material with lower mechanical properties – recycled material. The main aim of the presented work is to design a multilayer polymer pipe, where the middle layer will contain recycled material and the demanded lifetime of 50 years will be met. The lifetime in operating conditions is difficult to prove by standard testing methods. However, it is possible to estimate the lifetime as the most frequently occurring damage mechanism is the slow crack growth. The methodology is based on the description of crack propagation by linear elastic fracture mechanics parameters. An important part of this methodology is a finite element simulation of crack propagation in a pipe loaded by different types of loads, such as residual stress, soil loading, loading from traffic, and point load caused by stones when a pipe is buried. For the determination of residual stress, a methodology taking advantage of experimental measurements and numerical modeling has been developed. The case of buried pipe is also studied by numerical modeling. Part of the presented work is dedicated to the experimental measurement of creep crack growth in CRB (cracked round bar) specimens with the necessary data evaluation. The creep crack growth combined with the results of numerical modeling will be implemented into an estimation of the lifetime of a multilayer pipe with recycled material content.
Keywords:
recycled material; multilayer polymer pipes; finite element method; creep crack growth; linear elastic fracture mechanics; lifetime estimation; recyklovaný materiál; vícevrstvé polymerní trubky; metoda konečných prvků; šíření creepové trhliny; lineární elastická lomová mechanika; odhad životnosti
Available in a digital repository NRGL
Popis šíření creepové trhliny v polymerních materiálech
Požadovaná životnost plastových trubek používaných v tlakových systémech je 50 let. Zároveň je však vyvíjen tlak na použití recyklovaných materiálů, které mají podstatně horší mechanické vlastnosti a ...
Polymerní metamateriály s pokročilými mechanickými vlastnostmi
Štaffová, Martina; Lehocký,, Marian; Kotoul, Michal; Jančář, Josef
2024 - English
Práce se zabývá 3D tištěnými polymerními auxetickými strukturami s důrazem na jejich mechanické vlastnosti. Pro zlepšení mechanických vlastností, zejména poměru schopnosti absorpce energie k hmotnosti při tlakovém zatížení, byly použity různé návrhy auxetických re-entrantních struktur. Struktury byly vytištěny pomocí stereolitografické 3D tiskárny. Byl vyvinut a systematicky demonstrován nový nástroj pro komplexní charakterizaci 3D tištěných těles s využitím komerční fotopolymerizační pryskyřice s volnými radikály. Metoda se opírá o statický a oscilační mechanický test kombinující měření teploty průhybu při zatížení (HDT) s dynamickou mechanickou analýzou (DMA) v jediném testu pro rychlou a spolehlivou charakterizaci parametrů určujících chování fotopolymeru při vytvrzování. Byly zkoumány podmínky tisku a doba vytvrzení, aby byl objasněn jejich vliv na vnitřní napětí v 3D tištěných tělesech. Auxetické struktury byly vytištěny pomocí flexibilní a tuhé pryskyřice a byl zkoumán vliv poréznosti, velikosti buněk a strukturálních gradientů na mechanické vlastnosti. Výsledky byly vyhodnoceny z konstrukčního a materiálového hlediska pro fotopryskyřice nad a pod Tg. Nejlepší účinnost absorbování energie byla zjištěna u biaxiálně orientované struktury s nejvyšší lokální porozitou umístěnou ve středu. Prezentovaná data přispívají k základnímu pochopení účinků designu buněk na deformační odezvu auxetických struktur a mohou pomoct při návrhu nových struktur s lepšími mechanickými vlastnostmi. Výsledky zároveň demonstrují všestrannost 3D tisku při realizaci komplexních, přírodou inspirovaných struktur. Thesis deals with 3D printed polymeric auxetic structures with an emphasis on their mechanical performance. Different designs of auxetic re-entrant cell architectures were used to enhance mechanical properties, especially the energy-absorption-to-weight ratio under compressive loading. The lattice structures were 3D printed by vat photopolymerization masked-stereolithography technique. A novel tool for the complex characterization of 3D printed bodies was developed and systematically demonstrated employing a commercial free-radical photopolymerization resin. The method relies on superimposed static and oscillatory mechanical test combining the heat deflection temperature (HDT) measurement with the dynamic mechanical analysis (DMA) in a single test for fast and reliable characterization of parameters determining the curing behavior of the photopolymer. The influence of printing conditions and post-curing time was investigated to elucidate their effects on residual stresses in 3D-printed cellular bodies. The auxetic architectures were printed using flexible and stiff resins, and the effect of porosity, cell size, and structural gradients was investigated. The results were evaluated from a structural and material point of view, comparing materials above and below Tg. The best energy-absorbing performance was found in a biaxially graded structure with a center-wise location of the highest local porosity. The presented data contribute to a fundamental understanding of the effects of lattice architecture on the deformation response of auxetic structures and identifies routes for structurally tuning the auxetic structures mechanical performance. In addition, the results demonstrate the versatility offered by additive manufacturing techniques in physically realizing complex nature inspired structural architectures.
Keywords:
3D printing; masked stereolithography; post processing; DMA; re-entrant auxetic structures; Poisson’s ratio; gradient; specific energy absorption; porosity; 3D tisk; stereolitografie; DMA; vytvrzení; re-entrantní auxetická struktura; Poissonův poměr; gradient; specifická absorpční energie; porozita
Available in a digital repository NRGL
Polymerní metamateriály s pokročilými mechanickými vlastnostmi
Práce se zabývá 3D tištěnými polymerními auxetickými strukturami s důrazem na jejich mechanické vlastnosti. Pro zlepšení mechanických vlastností, zejména poměru schopnosti absorpce energie k hmotnosti ...
Nanostruktury pro pokročilé plazmonické aplikace
Kejík, Lukáš; Brzobohatý,, Oto; Dostálek,, Jakub; Šikola, Tomáš
2024 - English
Plazmonika, charakterizovaná spojením oscilací volných elektronů v kovech s elektromagnetickými vlnami, se dostala do popředí s pokroky v nanotechnologiích. Tato synergie vede k pozoruhodným vlastnostem objektů v nanoměřítku, vyznačujících se lokalizovaným a zesíleným elektromagnetickým polem. Tyto vlastnosti umožňují širokou škálu aplikací nanostruktur, zahrnujících biodetekci, zesilování emise, získávání solární energie a náhrazování optických komponent. Tato dizertační práce je zaměřena na aplikace plazmonických nanostruktur, primárně na plošné optické komponenty známé jako metapovrchy. Kromě toho zkoumá jejich použití ve fotokatalytických aplikacích, využívajících energetické horké nosiče náboje generované prostřednictvím plazmoniky. Dizertační práce začíná úvodem do teoretických základů plazmoniky, zdůrazněním klíčových parametrů řídících plazmonické vlastnosti a přehledem jejích nejpřesvědčivějších aplikací. Následně obsahuje čtyři experimentální části, které ukazují využití plazmonických nanostruktur pro různé účely, včetně ovládání fáze světla, dynamických metapovrchů, zkoumání efektů vnitřní krystalinity a využití horkých nosičů náboje ve fotoelektrochemických systémech. Tyto studie spojuje využití pokročilých nebo méně konvenčních materiálů, jako je oxid vanadičný nebo dichalkogenidy přechodných kovů, v oblasti plazmoniky a nanotechnologií. Plasmonics, characterized by the coupling of free electron oscillations in metals with electromagnetic waves, has come to the forefront with advancements in nanotechnology. This synergy results in remarkable properties of nanoscale objects, characterized by confined and enhanced electromagnetic fields. These features pave the way for a wide array of nanostructure applications, spanning biosensing, emission enhancement, solar energy harvesting, and optical component substitution. This dissertation is centered on the application of plasmonic nanostructures, primarily focusing on planar optical components known as metasurfaces. Additionally, it explores their use in photocatalytic applications, harnessing the energetic hot charge carriers generated through plasmonics. The dissertation begins with an introduction to the theoretical foundations of plasmonics, highlighting key parameters governing plasmonic properties and providing an overview of its most compelling applications. Subsequently, it comprises four experimental sections which show the utilization of plasmonic nanostructures for various purposes, including the phase of light control, dynamic metasurfaces, investigations of inner crystallinity effects, and the utilization of hot charge carriers in photoelectrochemical systems. These studies share a common theme of employing advanced or less conventional materials, such as vanadium dioxide or transition metal dichalcogenides, within the realms of plasmonics and nanotechnology.
Keywords:
plasmonics; nanostructures; metasurfaces; electrochemistry; photoelectrochemistry; hot carriers; vanadium dioxide; tungsten disulphide; nanotubes; plazmonika; nanostruktury; metapovrchy; elektrochemie; fotoelektrochemie; horké náboje; oxid vanadičitý; sulfid wolframičitý; nanotrubice
Available in a digital repository NRGL
Nanostruktury pro pokročilé plazmonické aplikace
Plazmonika, charakterizovaná spojením oscilací volných elektronů v kovech s elektromagnetickými vlnami, se dostala do popředí s pokroky v nanotechnologiích. Tato synergie vede k pozoruhodným ...
Privacy-Enhancing Technologies and Privacy-Enhancing Cryptography for Wearables
Casanova-Marqués, Raúl; Pendo,, Cristiano Gonçalves; PhD, Lukasz Michal Chmielewski,; Hajný, Jan
2024 - English
The increasing concern surrounding privacy and the safeguarding of digital identities has emphasized the pressing necessity of establishing secure and confidential communication channels. This concern has led to the development of cryptographic mechanisms aimed at facilitating impervious information exchange. Nevertheless, traditional cryptographic approaches are proving insufficient in dynamic and resource-constrained environments, such as wearable devices. As a result, attribute-based credential schemes have emerged as a promising solution, offering fine-grained access control to digital services based on user-specific attributes. This doctoral thesis examines the efficacy and scalability of attribute-based anonymous credential schemes in ensuring the authenticity and security of users within dynamic architectures of wearable devices. It also explores enhancements to these schemes, with a primary focus on incorporating user revocation while maintaining privacy. Additionally, the thesis presents devised mechanisms to enable attribute-based authentication protocols on smart cards with limited support for elliptic curve cryptography. It addresses specific challenges associated with the usability of smart cards. Moreover, the thesis investigates the integration of anonymous authentication schemes in collaborative indoor positioning systems, aiming to provide privacy and security. Lastly, it explores the implementation of attribute-based authentication schemes in resource-constrained environments, with an emphasis on Internet of Things devices, and evaluates their feasibility within the dynamic architectures of wearable devices. The first contribution of this thesis introduces a purposefully designed protocol for anonymous authentication on smart cards. This protocol combines attribute-based credentials and user revocation while ensuring computational efficiency. To facilitate effective implementation and evaluation, the thesis employs smart cards equipped with the MULTOS operating system. The second contribution focuses on optimizing the capabilities of smart cards using Java Card technology for the implementation of attribute-based credential schemes. These smart cards are presented as a more accessible alternative for a wider consumer base. To overcome limitations in their application programming interface, the thesis devises strategies to augment the constrained support for elliptic curve cryptography and effectively implement such schemes. The third contribution presents the Privacy-Enhancing Authentication System, a robust solution compatible with smart cards, smartphones, and smartwatches. This system addresses the functional challenges associated with smart cards, including the absence of a graphical interface and limited user control over attribute disclosure. Consequently, it offers a practical and deployable solution for real-world scenarios. Finally, the thesis proposes a groundbreaking scheme to safeguard collaborative indoor positioning systems by addressing both privacy and security concerns. This scheme ensures the preservation of privacy and security by eliminating centralized architectures and employing encryption techniques for positioning information. The thesis includes comprehensive details such as protocol use cases, implementation specifics, execution benchmarks, and a comparative analysis with existing protocols. The increasing concern surrounding privacy and the safeguarding of digital identities has emphasized the pressing necessity of establishing secure and confidential communication channels. This concern has led to the development of cryptographic mechanisms aimed at facilitating impervious information exchange. Nevertheless, traditional cryptographic approaches are proving insufficient in dynamic and resource-constrained environments, such as wearable devices. As a result, attribute-based credential schemes have emerged as a promising solution, offering fine-grained access control to digital services based on user-specific attributes. This doctoral thesis examines the efficacy and scalability of attribute-based anonymous credential schemes in ensuring the authenticity and security of users within dynamic architectures of wearable devices. It also explores enhancements to these schemes, with a primary focus on incorporating user revocation while maintaining privacy. Additionally, the thesis presents devised mechanisms to enable attribute-based authentication protocols on smart cards with limited support for elliptic curve cryptography. It addresses specific challenges associated with the usability of smart cards. Moreover, the thesis investigates the integration of anonymous authentication schemes in collaborative indoor positioning systems, aiming to provide privacy and security. Lastly, it explores the implementation of attribute-based authentication schemes in resource-constrained environments, with an emphasis on Internet of Things devices, and evaluates their feasibility within the dynamic architectures of wearable devices. The first contribution of this thesis introduces a purposefully designed protocol for anonymous authentication on smart cards. This protocol combines attribute-based credentials and user revocation while ensuring computational efficiency. To facilitate effective implementation and evaluation, the thesis employs smart cards equipped with the MULTOS operating system. The second contribution focuses on optimizing the capabilities of smart cards using Java Card technology for the implementation of attribute-based credential schemes. These smart cards are presented as a more accessible alternative for a wider consumer base. To overcome limitations in their application programming interface, the thesis devises strategies to augment the constrained support for elliptic curve cryptography and effectively implement such schemes. The third contribution presents the Privacy-Enhancing Authentication System, a robust solution compatible with smart cards, smartphones, and smartwatches. This system addresses the functional challenges associated with smart cards, including the absence of a graphical interface and limited user control over attribute disclosure. Consequently, it offers a practical and deployable solution for real-world scenarios. Finally, the thesis proposes a groundbreaking scheme to safeguard collaborative indoor positioning systems by addressing both privacy and security concerns. This scheme ensures the preservation of privacy and security by eliminating centralized architectures and employing encryption techniques for positioning information. The thesis includes comprehensive details such as protocol use cases, implementation specifics, execution benchmarks, and a comparative analysis with existing protocols.
Keywords:
Cryptographic protocols; attribute-based authentication; attribute-based credentials; privacy protection; anonymity; user revocation; smart cards; wearable architectures; Internet of Things; collaborative indoor positioning systems; elliptic curve cryptography.; Cryptographic protocols; attribute-based authentication; attribute-based credentials; privacy protection; anonymity; user revocation; smart cards; wearable architectures; Internet of Things; collaborative indoor positioning systems; elliptic curve cryptography.
Available in a digital repository NRGL
Privacy-Enhancing Technologies and Privacy-Enhancing Cryptography for Wearables
The increasing concern surrounding privacy and the safeguarding of digital identities has emphasized the pressing necessity of establishing secure and confidential communication channels. This concern ...
Návrh nových elektrodových materiálů s katalyzátorem pro elektrochemické snímání a energetické aplikace
Kandambath Padinjareveetil, Akshay Kumar; Escarpa, Alberto; Vidal, Salvador Pané; Pumera, Martin
2024 - English
Exponenciální nárůst potřeby energie spolu s rostoucími nároky na zdravotnický sektor způsobuje velká rizika pro přežití lidstva na Zemi. V současné době probíhá intenzivní výzkum s cílem nalézt ideální řešení k překonání těchto globálních výzev. Využití elektrochemických energetických technologií je velmi žádané pro zmírnění rostoucích energetických požadavků ve spojení s výrobou novějších elektrokatalyzátorů, které jsou levné, účinné a odolné pro využití takových zařízení pro komerční aplikace ve velkém měřítku. Ačkoli se opakovaně studuje několik katalytických materiálů, existuje potřeba dalšího výzkumu katalyzátorů. V této studii jsou představeny nové techniky přípravy katalyzátorů pro vývoj aplikací těchto katalyzátorů pro výrobu vodíku a amoniaku. S rozšiřujícím se rozsahem technologie 3D tisku je také podrobně diskutována výroba elektrokatalyzátorů prostřednictvím této technologie s důrazem na elektrokatalytické aplikace, jako je výroba vodíku, syntéza amoniaku a redukce oxidu uhličitého. Kromě katalýzy tato práce také hodnotí potenciální možnosti využití technologie 3D tisku pro biomedicínské aplikace, jako jsou elektrochemické sensory. V sourhnu, práce si klade za cíl výzkum pokročilých elektrokatalůyzátorů spolu s poskytnutím vhledu do navrhování a konstrukci materiálů aktivních elektrod pro přeměnu energie a aplikace elektrochemických sensorů. The exponential increase in energy crises along with rising health issues is causing enormous risks to the survival of human life on Earth. Immense research is being undertaken currently to find an ideal solution to overcome these global challenges. Employing electrochemical energy technologies are thus in high demand to mitigate the growing energy requirements along with fabricating newer electrocatalysts that are cheap, efficient, and durable for utilization of such devices for large-scale commercial applications. Although several catalyst materials are being periodically studied, there is a need for more advanced studies in this direction. In the present study, newer catalyst fabrication techniques are introduced to develop application-specific catalysts for hydrogen and ammonia production. Also, with the broadening scope of the 3D-printing technology in recent times, electrocatalysts fabrication via this technology towards electrocatalytic applications such as hydrogen production, ammonia synthesis, and carbon dioxide mitigation are discussed in detail. In addition to catalysis, the current thesis also evaluates the potential possibilities of using 3D-printing technology for healthcare applications such as electrochemical sensors and emergency applications. In short, the thesis aims to provide an understanding of the recent advancements in electrocatalyst fabrications along with providing a fundamental foundation in designing, and engineering active electrode materials for energy conversion and electrochemical sensing applications.
Keywords:
Electrocatalysts; 3D-printing; hydrogen evolution reaction; ammonia production; sensing; doping; dip-coating; graphene; MXene; MAX; TMDs; MOF; Elektrokatalyzátory; 3D tisk; Uývoj vodíku; výroba amoniaku; detekce; dopování; pokovování; grafen; MXen; MAX; TMD; MOF
Available in a digital repository NRGL
Návrh nových elektrodových materiálů s katalyzátorem pro elektrochemické snímání a energetické aplikace
Exponenciální nárůst potřeby energie spolu s rostoucími nároky na zdravotnický sektor způsobuje velká rizika pro přežití lidstva na Zemi. V současné době probíhá intenzivní výzkum s cílem nalézt ...
Heterogenní katalytická transformace organických látek a produkce vodíku
Tinoco Navarro, Lizeth Katherine; Lapčík,, Lubomír; Pinkas,, JIří; Cihlář, Jaroslav
2024 - English
Tato práce zahrnuje čtyři komplexní studie zaměřené na syntézu, strukturu a fotokatalytické vlastnosti materiálů na bázi TiO2, které přispívají k pokroku v udržitelné výrobě energie a sanaci životního prostředí. Výzkumy se ponoří do přizpůsobených syntetických přístupů, tvorby heterofázových spojů a složité souhry mezi vlastnostmi materiálu a fotokatalytickou aktivitou. První studie zkoumá vliv molárních poměrů kyseliny mléčné (LA)/Ti na syntézu komplexu nanočástic TiO2. Řízením poměrů LA/Ti se navrhují fázové složení a mezoporézní struktury, které významně ovlivňují fotokatalytický výkon při výrobě vodíku. Druhý výzkum zkoumá vliv substituovaných octových kyselin (SAA) na "mostovou" syntézu nanočástic TiO2 a odhaluje, jak SAA usnadňují vytváření heterofázových spojení mezi anatasem (A) a brookitem (B). Manipulace s elektronegativními skupinami SAA vytváří krátké můstky, které podporují kondenzaci, což vede ke zvýšené fotokatalytické aktivitě pro produkci vodíku. Na základě toho třetí výzkum analyzuje syntézu nanočástic anatasu/brookitu pomocí kyseliny monochloroctové (MCAA) a zkoumá vliv teploty kalcinace na jejich tvorbu heteropřechodů a fotokatalytické chování přítomnost Ti3+, Ti4+, Ti-O a Ti-OH. hydroxylové skupiny hrály významnou roli v procesu degradace. Komplexní analýzou fázových přechodů (anatas a brookit), velikostí krystalů (5 nm až 11 nm) a specifických povrchových ploch (180 až 70 m2 .g-1) tato studie odhaluje složitou souhru mezi strukturou a fotokatalytickou aktivitou. Čtvrtý výzkum zkoumá dopované aerogely TiO2. Studie syntetizuje aerogely dotované Ni-, Co-, Cu- a Fe a zkoumá jejich struktury a fotokatalytické aktivity během fotodegradace AO7. Přítomnost příměsí ve spojení s řízenými krystalickými fázemi a morfologiemi vede k mezoporézním aerogelům a vysokému specifickému povrchu 130 až 160 m2.g-1, s výjimečným fotokatalytickým výkonem aerogelů Ni-TiO2 a Cu-TiO2 kalcinovaných při 500 ° C. A konečně, tyto studie společně poskytují cenné poznatky o přizpůsobeném designu materiálů na bázi TiO2 pro vylepšené fotokatalytické aplikace. Výzkumy ukazují význam heterofázových spojů, řízených fázových složení a optimalizovaných povrchových struktur při podpoře separace náboje a minimalizaci rychlosti rekombinace. Souhrnné poznatky nejen prohlubují naše chápání fotokatalýzy, ale také přispívají k vývoji udržitelných a účinných materiálů se slibnými aplikacemi při výrobě obnovitelné energie a sanaci životního prostředí. This thesis encompasses four comprehensive studies focusing on the synthesis, structure, and photocatalytic properties of TiO2-based materials, contributing to the advancement of sustainable energy production and environmental remediation. The investigations delve into tailored synthesis approaches, heterophase junction formation, and the intricate interplay between the material properties and photocatalytic activity. The first study investigates the impact of lactic acid (LA)/Ti molar ratios on TiO2 nanoparticles' complex synthesis. By controlling LA/Ti ratios, phase compositions and mesoporous structures are designed, significantly affecting photocatalytic performance for hydrogen production. The second investigation explores the influence of substituted acetic acids (SAAs) on the "bridge" synthesis of TiO2 nanoparticles, revealing how SAAs facilitate the creation of heterophase junctions between anatase (A) and brookite (B). The manipulation of SAAs' electronegative groups produces short bridges that promote condensation, resulting in enhanced photocatalytic activity for hydrogen production. Building on this, the third research analyzes the synthesis of anatase/brookite nanoparticles using monochloracetic acid (MCAA) and investigates the influence of calcination temperature on their heterojunction formation and photocatalytic behavior the presence of Ti3+, Ti4+, Ti-O, and Ti-OH hydroxyl groups played a significant role in the degradation process. By comprehensively analyzing phase transitions (anatase and brookite) crystal sizes (5 nm to 11 nm), and specific surface areas (180 to 70 m2 .g-1), this study unravels the intricate interplay between structure and photocatalytic activity. The fourth investigation explore into doped TiO2 aerogels. The study synthesizes Ni-, Co-, Cu-, and Fe-doped aerogels, examining their structures and photocatalytic activities during AO7 photodegradation. The presence of dopants, coupled with controlled crystalline phases and morphologies, results in mesoporous aerogels and high specific surface area of 130 to 160 m2.g-1, with the exceptional photocatalytic performance of Ni-TiO2 and Cu-TiO2 aerogels calcined at 500 °C. Lastly, these studies together provide valuable insights into the tailored design of TiO2-based materials for enhanced photocatalytic applications. The investigations display the significance of heterophase junctions, controlled phase compositions, and optimized surface structures in promoting charge separation and minimizing recombination rates. The collective findings not only deepen our understanding of photocatalysis but also contribute to the development of sustainable and efficient materials with promising applications in renewable energy production and environmental remediation.
Keywords:
Titanium Dioxide-TiO2; substituted acetic acids (SAAs); heterophase junctions; Anatase (A); Brookite (B); doped TiO2 aerogels; Ni-; Co-; Cu-; and Fe-dopants; photocatalytic activity; hydrogen production; AO7 photodegradation; Oxid titaničitý-TiO2; substituované kyseliny octové (SAA); heterofázové přechody; anatáza (A); brookit (B); dopované aerogely TiO2; dopanty Ni-; Co-; Cu- a Fe; fotokatalytická aktivita; produkce vodíku; AO7 fotodegradace
Available in a digital repository NRGL
Heterogenní katalytická transformace organických látek a produkce vodíku
Tato práce zahrnuje čtyři komplexní studie zaměřené na syntézu, strukturu a fotokatalytické vlastnosti materiálů na bázi TiO2, které přispívají k pokroku v udržitelné výrobě energie a sanaci životního ...
Verification of the dynamic properties of a new model turbine wheel with free blades
Voronova, Evgeniya; Procházka, Pavel; Maturkanič, Dušan; Mekhalfia, Mohammed Lamine; Hodboď, Robert
2024 - English
The paper describes a new experimental model of turbine wheel with free blades. Verification tests were carried out using a Doppler laser vibrometer, with a focus on the equipment parameters under various conditions. The measurements were performed in the Laboratory of Rotational Laser Vibrometry originated at the Institute of Thermomechanics AS CR, v.v.i.
Keywords:
natural frequencies; vibration; blade; laser; turbine
Available at various institutes of the ASCR
Verification of the dynamic properties of a new model turbine wheel with free blades
The paper describes a new experimental model of turbine wheel with free blades. Verification tests were carried out using a Doppler laser vibrometer, with a focus on the equipment parameters under ...
Numerická metoda vyššího řádu v modelování a řízení
Veigend, Petr; Horák, David; Schirrer, Alexander; Šátek, Václav
2024 - English
Systémy pro řízení a regulaci jsou používány téměř ve všech průmyslových oblastech. Pro jejich modelování se často používají diferenciální rovnice, které popisují dynamické chování těchto systémů a umožňují je detailněji analyzovat z hlediska přesnosti, stability, výkonu a reakcí těchto systémů v reálném čase. V této oblasti se běžně nepoužívají metody vyšších řádů, protože vykonávají velké množství operací. Tato práce zkoumá numerické řešení obyčejných diferenciálních rovnic s použitím metody s proměnným řádem a proměnnou velikostí kroku, která je založena na Taylorově řadě. Metoda je navržena jak pro lineární, tak pro nelineární problémy a jsou implementovány její optimalizace pro snížení výpočetního času bez degradace jejích vlastností. Pozitivní vlastnosti metody jsou demonstrovány na sadě příkladů z technické praxe. Výsledky práce ukazují, že metoda založena na Taylorově řadě může být použita v oblasti řízení a regulace a má lepší vlastnosti než běžně používané metody. Control systems are widely used as they enable precise management and regulation of complex processes across various industries. Ordinary differential equations are widely used in control theory because they provide a mathematical framework to describe the dynamic behaviour of control systems. They allow stability analysis, have good performance characteristics and can effectively regulate and optimise systems responses in real-time. The high-order numerical methods are not often used in the real-time context because of the large number of operations. The thesis deals with the numerical solution of ordinary differential equations using a higher-order variable-step variable-order numerical method based on the Taylor series. The method is defined for linear and non-linear problems, and several optimisations to increase its performance are introduced. The positive properties of the method are thoroughly analysed and demonstrated on a set of real-world technical problems. The results show that the Taylor-series-based method can be used in the area of control and regulation and outperforms the state-of-the-art methods in terms of speed and accuracy of the calculation.
Keywords:
ordinary differential equations; higher-order numerical methods; Taylor series; technical initial value problems; control; regulation; modelling; controllers; regulators; obyčejné diferenciální rovnice; numerické metody vyššího řádu; Taylorova řada; technické počáteční úlohy; řízení; modelování; regulátory
Available in a digital repository NRGL
Numerická metoda vyššího řádu v modelování a řízení
Systémy pro řízení a regulaci jsou používány téměř ve všech průmyslových oblastech. Pro jejich modelování se často používají diferenciální rovnice, které popisují dynamické chování těchto systémů a ...
Stabilita v moderních elektrických sítích
Koudelka, Jan; Schürhuber, Robert; Braciník,, Peter; Toman, Petr
2024 - English
Disertační práce se zabývá problematikou stability v moderních elektrizačních soustavách, které jsou typické nárůstem podílu obnovitelných zdrojů a integrací nových technologií. Práce je koncipována jako soubor vysvětlivek, komentářů a poznámek k recenzovaným článkům publikovaným autorem v konferenčních sbornících a časopisech. Vybrané publikace, prezentované v práci, se týkají tří tematických kategorií: dynamická (úhlová) stabilita elektrizační soustavy, frekvenční stabilita elektrizační soustavy a frekvenční odlehčování. Stěžejní prezentovaná témata jsou výpočty kritického času jako ukazatele dynamické stability a možnosti využití nových technologií jako jsou nabíjecí stanice pro elektromobily pro podporu soustavy v nouzovém stavu. Základní používanou metodou analýzy jsou dynamické simulace na zjednodušených modelech soustav. The thesis deals with the issue of stability in modern power systems, which are characterized by an increase in the share of renewable sources and the integration of new technologies. The thesis is conceived as a set of explanatory notes, comments and remarks to peer-reviewed papers published by the author in proceedings and journals. The selected papers presented in the thesis concern three categories: transient (rotor angle) stability of the power system, frequency stability of the power system and under-frequency load shedding. The main topics presented are calculation of critical clearing time as an indicator of transient stability and the possibility of using new technologies, such as charging stations for electric vehicles, to support the system in an emergency state. The fundamental method used for analysis is dynamic simulations on simplified models of power systems.
Keywords:
power system stability; transient stability; frequency stability; under-frequency load shedding; dynamic models; stabilita elektrizační soustavy; dynamická stabilita; frekvenční stabilita; frekvenční odlehčování; dynamické modely
Available in a digital repository NRGL
Stabilita v moderních elektrických sítích
Disertační práce se zabývá problematikou stability v moderních elektrizačních soustavách, které jsou typické nárůstem podílu obnovitelných zdrojů a integrací nových technologií. Práce je koncipována ...
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: ...
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