Národní úložiště šedé literatury

BEZSNÍMAČOVÉ ŘÍZENÍ SYNCHRONNÍHO RELUKTANČNÍHO MOTORU SE ZAMĚŘENÍM NA VYSOKOU ÚČINNOST
Mynář, Zbyněk; Talla,, Jakub; Lettl, Jiří; Václavek, Pavel
2023 - English Synchronní reluktanční motory se pro svou relativně vysokou účinnost, robustnost a nízkou cenu stávají stále populárnější alternativou velmi rozšířených asynchronních motorů. Snaha o využití výhodných vlastností bezsnímačového řízení, a dosažení co nejvyšší účinnost jejich provozu, je však komplikována jejich výraznou nelinearitou způsobenou saturací magnetického obvodu. Úvod této práce je věnován popisu matematicko-fyzikálního modelu SynRM a přehledu existujících moderních algoritmů výkonově-optimálního bezsnímačového řízení. Jádrem práce je pak představení estimátoru stavů a parameterů SynRM postaveného na novém přístupu k měření a využití fázových reluktancí. Klíčovými prvky algoritmu jsou nová metodologie měření fázových reluktancí, spínací PWM schéma jež umožňuje snížit spínací ztráty a měřit fázové reluktance od nulových otáček, a nakonec integrace těchto měření s matematickým modelem SynRM s pomocí rozšířeného Kalmánova filtru. Experimentální část práce pak diskutuje výsledky reálných měření s navrženým algoritmem a vybranými současnými algoritmy. Synchronous reluctance motors are becoming a more and more popular alternative to the AC induction machine for their relatively high power efficiency, low cost, and high robustness. Full utilization of benefits of sensorless control and high power efficiency are being complicated by non-linearities of the motor, especially magnetic saturation. The beginning of this work is dedicated to an inference of the mathematical-physical model of SynRM and an overview of existing state-of-the-art sensorless power-optimal algorithms. The core of this work is then the introduction of the SynRM state and parameter estimator, which is based on a new approach to measurement and utilization of phase reluctances. The key elements of the algorithm are a new methodology for measuring phase reluctances, a PWM switching scheme that allows to reduce switching losses and to measure phase reluctances from zero speed, and finally the integration of these measurements with the SynRM mathematical model using extended Kalman filter. The experimental part of the thesis then discusses the real measurement results obtained with the proposed algorithms and several selected state-of-the-art algorithms. Keywords: Synchronous; SynRM; Reluctance; FOC; Power optimization; MTPA; ME; EKF; Synchronní; SynRM; Reluktance; FOC; Optimalizace výkonu; MTPA; ME; EKF Available in a digital repository NRGL BEZSNÍMAČOVÉ ŘÍZENÍ SYNCHRONNÍHO RELUKTANČNÍHO MOTORU SE ZAMĚŘENÍM NA VYSOKOU ÚČINNOST

Synchronní reluktanční motory se pro svou relativně vysokou účinnost, robustnost a nízkou cenu stávají stále populárnější alternativou velmi rozšířených asynchronních motorů. Snaha o využití výhodných ...

Mynář, Zbyněk; Talla,, Jakub; Lettl, Jiří; Václavek, Pavel
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Pokročilé výpočetní metody pro zvýšení rozlišení genotypizačních metod
Nykrýnová, Markéta; Budinská, Eva; Hrabák,, Jaroslav; Škutková, Helena
2023 - English Tato disertační práce je zaměřena na vytvoření nových výpočetních metod, které zvýší diskriminačních schopnost genotypizačních metod. Hlavní důraz je kladen na odlišení blízce příbuzných bakterií, které pocházejí například z jedné nemocnice či jednoho oddělení. V první části práce jsou popsány současné typizační metody a jsou představeny nové postupy pro identifikaci genetických markerů s vysokou mírou sekvenční variability, pomocí kterých lze lépe rozlišit bakteriální populaci. Navržené metody jsou založeny na výpočtu signálů entropie a analýze nenamapovaných čtení. Druhá část práce se zabývá návrhem nových metod zpracování surových dat z nanopórového sekvenování, které lze použít pro rychlou vysoce citlivou typizaci bakterií bez nutnosti převádět proudové signály na nukleotidové sekvence. Předložená práce přispívá ke zlepšení a zpřesnění rutinně používaných typizačních metod pomocí navržených bioinformatických postupů a představuje unikátní přístup využití doposud experimentální techniky nanopórového sekvenování pro rychlou genotypizaci a analýzu bakterií. This dissertation aims at developing new computational methods to increase the discriminatory power of genotyping methods. The main focus is on distinguishing closely related bacterial strains, e.g. from the same hospital or ward. The first part of the thesis describes current typing methods and new approaches to identify genetic markers with high levels of sequence variability that contribute to distinguishing bacterial populations better. The proposed methods are based on the entropy signal calculation and analysis of unmapped reads. The second part of the thesis deals with designing new methods for raw nanopore sequencing data processing; thus, it can be used for rapid high-sensitivity bacterial typing without the need to convert current signals into nucleotide sequences. Overall, this dissertation contributes to the improvement and refinement of routine typing methods by utilizing the proposed bioinformatics approaches and presenting a unique application for experimental nanopore sequencing in rapid genotyping and bacteria analysis. Keywords: Bacterial typing; whole genome sequencing; genome assembly; MLST; mini-MLST; nanopore sequencing; genomic signal processing.; Typizace bakterií; celogenomové sekvenování; sestavování genomů; MLST; mini-MLST; nanopórové sekvenování; zpracování genomických signálů. Available in a digital repository NRGL Pokročilé výpočetní metody pro zvýšení rozlišení genotypizačních metod

Tato disertační práce je zaměřena na vytvoření nových výpočetních metod, které zvýší diskriminačních schopnost genotypizačních metod. Hlavní důraz je kladen na odlišení blízce příbuzných bakterií, ...

Nykrýnová, Markéta; Budinská, Eva; Hrabák,, Jaroslav; Škutková, Helena
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Modelování zanášení procesních a energetických zařízení tuhými znečišťujícími látkami
Strouhal, Jiří; Turek, Vojtěch; Hájek, Jiří; Jegla, Zdeněk
2023 - Czech Modelování partikulárního zanášení na bázi Výpočtové dynamiky tekutin umožňuje identifikovat výskyt problematických nánosů a najít vhodné úpravy podmínek a zařízení. Práce se zabývá transportem a ulpíváním tuhých částic. Velikosti částic se pohybují od jednotek po desítky m. Simulované podmínky odpovídají zanášení tuhých částic se zanedbatelným podílem kapalné fáze, kdy ulpívání probíhá na základě ztrát energie při dopadu částice, gravitaci, adhezi, deformaci nánosu a dynamickému tření. Práce je soustředěna na výběr vhodného modelu ulpívání tuhých částic, se zaměřením na modely kritické rychlosti, které vedle lokálních podmínek, vlastností částic a stěny zahrnují i vliv dopadové rychlosti. Byly provedeny citlivostní studie pro posouzení vlivu parametrů modelu a zahrnutí některých dílčích jevů. Simulace byly provedeny na případu experimentálního zařízení pro spalování tuhých paliv a obdržené výsledky porovnány s pozorovanými nánosy. Modelling of particulate fouling based on Computational Fluid Dynamics enables to detect a risk of deposit development and to propose improvements in operating conditions and equipment design. The work focuses on the transport and sticking of solid particles. The size of the particles lies in the range from several up to dozens of m. The conditions correspond to the deposition of particles with a negligible liquid fraction and the deposition occurs due to particle deformation, gravity, adhesion, wall surface roughness, deposit deformation and dynamic friction. An emphasis is put on the selection of a suitable sticking model from the group of critical velocity models, which aside from the local conditions and the particle properties account for the impaction velocity. Sensitivity studies on the model settings were conducted to assess the significance of the model parameters and the included phenomena. The simulations were conducted on the case of an experimental facility for solid fuels combustion. Obtained results were compared to observed deposits. Keywords: partikulární zanášení; výpočtová dynamika tekutin; modely kritické rychlosti; tuhá paliva; mikronové částice; particulate fouling; Computational Fluid Dynamics; critical velocity models; solid fuels; micron particles Available in a digital repository NRGL Modelování zanášení procesních a energetických zařízení tuhými znečišťujícími látkami

Modelování partikulárního zanášení na bázi Výpočtové dynamiky tekutin umožňuje identifikovat výskyt problematických nánosů a najít vhodné úpravy podmínek a zařízení. Práce se zabývá transportem a ...

Strouhal, Jiří; Turek, Vojtěch; Hájek, Jiří; Jegla, Zdeněk
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Computational study of the impact of disorders in excitation propagation on left ventricular contraction
Vaverka, Jiří; Rohan,, Eduard; Horný, Lukáš; Burša, Jiří
2023 - English Tato disertační práce se zabývá výpočtovým modelováním kontrakce levé srdeční komory pomocí metody konečných prvků. Primárním cílem práce je vyhodnotit vliv blokády levého Tawarova raménka na ejekční frakci komory. Dále je vyšetřován dopad blokády na pohyby komory během srdečního cyklu, na lokální hodnoty přetvoření a na rozložení napětí ve stěně. Průběh elektrické aktivace jak zdravé komory, tak i komory s blokádou je modelován pomocí monodoménové rovnice svázané s pseudo-modelem buněčné membrány, který byl navržen za účelem snížení výpočetní náročnosti monodoménové rovnice. Rychlost šíření vzruchu v myokardu je uvažována ortotropní. Vypočítané časové průběhy elektrické aktivace ukazují, že blokáda levého Tawarova raménka prodlužuje dobu depolarizace komory o 50 %, což je v souladu s udávanými délkami trvání QRS komplexu na EKG u zdravých jedinců a u pacientů s blokádou. Průběhy elektrické aktivace jsou následně využity v simulacích kontrakce komory pro předepsání počátku kontrakce jednotlivých prvků sítě. Pasivní mechanická odezva myokardu je v těchto simulacích popsána pomocí ortotropního hyperelastického modelu. Aktivní napětí vyvolané svalovou kontrakcí je do modelu zahrnuto prostřednictvím časově závislého tenzoru aktivního přetvoření. Do počáteční konfigurace modelu, reprezentující stav komory na konci diastoly, je před zahájením kontrakce zahrnuto předpětí odpovídající end-diastolickému tlaku v komoře. Časový průběh komorového tlaku během ejekční fáze je modelován pomocí dvouparametrického modelu Windkessel. Výsledky simulací ukazují, že blokáda levého Tawarova raménka nesnižuje významně čerpací schopnost komory. Predikovaný pokles ejekční frakce v důsledku blokády činí pouze 2,3 %, což je v souladu s některými publikovanými klinickými výsledky. Vypočítané časové průběhy posuvů a přetvoření ve vybraných místech modelu taktéž vykazují některé charakteristiky popisované klinickými nebo experimentálními studiemi. V oblasti mezikomorového septa byly pozorovány výrazně vyšší hodnoty napětí než v ostatních částech komory; tyto výsledky však bude nutné ověřit dalšími výpočty, neboť v současném modelu není septum zatíženo silovými účinky vyvolanými kontrakcí pravé komory. This doctoral thesis deals with computational modeling of contraction of human left ventricle using finite element method. The primary goal is to determine the impact of the left bundle branch block on ventricular ejection fraction. Additionally, changes in ventricular motions, strains and stress distribution, resulting from the block, are also investigated. Electrical activation of left ventricle under healthy conditions and during the branch block is modeled by the monodomain equation coupled with an artificial ionic model designed to reduce the computational demands of the monodomain equation. Conduction velocity in myocardium is considered orthotropic. Calculated activation maps show that the left bundle branch block prolongs electrical activation by 50 % which agrees with clinically observed prolongation of the QRS complex on ECG. The activation maps are subsequently used in the simulations of ventricular mechanics to distribute the beginning of contraction throughout the finite-element mesh. Passive mechanical behavior of myocardium is described by an orthotropic hyperelastic model. Active stresses, induced by muscle contraction, are incorporated by means of the time-dependent active strain tensor. Contraction starts from a prestressed reference configuration representing the end-diastolic state of the ventricle. Pressure development during ejection phase is controlled by two-parametric Windkessel model. Results indicate that the left bundle branch block does not substantially reduce the pumping efficiency of the ventricle; ejection fraction in the diseased state decreased by only 2.3 % relative to the healthy conditions which agrees with some of the previously published clinical studies. Changes in displacements and strains, predicted by the model, correspond with clinical and experimental observations. Stress analyses revealed unexpectedly high stresses in the interventricular septum; further analyses with modified boundary conditions have been suggested in order to better assess these result. Keywords: heart; left ventricle; finite element method; conduction system; left bundle branch; monodomain equation; hyperelasticity; srdce; levá komora; metoda konečných prvků; převodní systém; levé Tawarovo raménko; monodoménová rovnice; hyperelasticita Available in a digital repository NRGL Computational study of the impact of disorders in excitation propagation on left ventricular contraction

Tato disertační práce se zabývá výpočtovým modelováním kontrakce levé srdeční komory pomocí metody konečných prvků. Primárním cílem práce je vyhodnotit vliv blokády levého Tawarova raménka na ejekční ...

Vaverka, Jiří; Rohan,, Eduard; Horný, Lukáš; Burša, Jiří
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Interakce nenewtonovské kapaliny s pružnou stěnou
Šedivý, Dominik; Drábková, Sylva; Šidlof,, Petr; Fialová, Simona
2023 - Czech Disertační práce se zabývá interakcí nenewtonské kapaliny s pružnou stěnou. K této interakci dochází nepřetržitě v každém lidském těle, protože krev je nenewtonská kapalina a cévy obecně patří do kategorie pružných materiálů. Primárním cílem práce bylo stanovit vliv použití nenewtonské kapaliny místo newtonské na charakter proudění krve. V rámci této práce byl kladen důraz na oblast největších rychlostí a deformací. Touto oblastí je aorta. Praktická část práce se dělí na dva celky. Prvním oddílem jsou experimentální měření a ve druhé části jsou provedeny výpočtové simulace. K experimentálnímu měření byla navržena a sestrojena měřící trať. Měření byla provedena s newtonskou i nenewtonskou kapalinou a to pro dva typy potrubí. Jedno bylo nedeformující se v závislosti na tlaku (skleněné) a druhé v závislosti na velikosti tlaku v kapalině měnilo svůj průřez (silikonové). Hlavním výstupem měření byly rychlostní profily (získány pomocí PIV), velikosti deformací poddajné trubice a tlakové průběhy na okrajích studované oblasti. Data z experimentu rovněž sloužila jako vstupní podmínky pro simulace, které byly provedeny v software od firmy ANSYS. Pro numerické řešení proudění v tuhém potrubí se použilo výpočtových simulací proudění a v případě poddajného potrubí bylo potřeba celou problematiku řešit jako interakci tělesa s kapalinou. Toho se docílilo pomocí svázání strukturálního a CFD řešiče. Pomocí simulací byly stanoveny veličiny, které by bylo velmi obtížné získat experimentálně. Na základě výsledků byl vytvořený jednoduchý matematický model dané problematiky. The doctoral thesis deals with an interaction between non-newtonian fluid and flexible wall. This interaction occurs continuously in all human bodies since a blood is a non-newtonian fluid and blood vessels belong to hyperelastic materials. The main aim of the thesis was to study and evaluate the impact of non-newtonian fluid on the flow. The aorta is blood vessel with the highest deformations and flowrates and it was studied in this work. The practical section of thesis is divided into two parts. Experimental measurements are contained in the first part and numerical simulations are in the second part. A new testing device was designed and built. Measurements were done for both types of fluid (newtonian and non-newtonian) and with two types of tubes. One of them was made from glass and was considered as rigid. The second one was pliable and it was made from silicon. Measurement outputs were velocity profiles (measured by PIV), pliable tube deformations and absolute pressures at the inlet and the outlet of the tubes. Simulations were based on experimental data and were performed in software ANSYS. The simulation of the flow in the pipe with rigid wall was calculated with computational fluid dynamic. Fluid-structure interaction was applied in case of pliable tube, therefor structural solver was coupled with CFD solver. Simulations were used for evaluation of physical quantitie which were not possible to measure. Simple mathematical model was created based on the results. Keywords: interakce tělesa s tekutinou; nenewtonská kapalina; hyperelastický materiál; fluid-structure interaction; non-newtonian fluid; hyperelastic material Available in a digital repository NRGL Interakce nenewtonovské kapaliny s pružnou stěnou

Disertační práce se zabývá interakcí nenewtonské kapaliny s pružnou stěnou. K této interakci dochází nepřetržitě v každém lidském těle, protože krev je nenewtonská kapalina a cévy obecně patří do ...

Šedivý, Dominik; Drábková, Sylva; Šidlof,, Petr; Fialová, Simona
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Nová metoda zpracování signálů ze snímače absolutní pozice
Dvořák, Vojtěch; Husák, Miroslav; Maschke, Jan; Fujcik, Lukáš
2023 - Czech Práce je věnována vývoji a implementaci nové metody výpočtu pozice ze signálů snímače absolutní pozice Vernierova typu. Nová metoda byla vyvinuta pro zvýšení spolehlivosti určení pozice v aplikacích, kdy se vlastnosti snímače pozice mění vlivem okolního prostředí či stárnutím v průběhu života. V první části textu práce jsou představeny doposud využívané metody výpočtu pozice a identifikovány jejich limity, především vzhledem ke změně charakteristik snímače. Následně je odvozena nová metoda, detailně analyzována z hlediska robustnosti a přesnosti výpočtu pozice a představena referenční implementace do cílového obvodu FPGA. V závěru práce jsou uvedeny testy, které byly provedeny pro ověření funkčnosti a vlastností nové metody ve vzorové aplikaci, kde tato metoda našla své uplatnění. The thesis is focused on development and implementation of novel method to estimate position with absolute position encoder utilizing Vernier principle. The novel method was developed to ensure higher reliability of position estimation in applications where characteristics of position sensors are affected by environment or due to ageing of components in lifetime. In the first part of the thesis, an overview of common methods to evaluate signals of position encoder is provided together with analysis of their limits in case of drift of characteristics of position sensor itself. The novel method is derived and deeply analysed in the second part of the thesis and reference implementation into FPGA circuit is presented. The last part of the thesis summarizes tests conducted to verify functionality and properties of the novel method in real application. Keywords: Snímače absolutní pozice; Vernierův princip; noniový princip; FPGA; Absolute position sensor; Vernier principle; Nonius principle; FPGA Available in a digital repository NRGL Nová metoda zpracování signálů ze snímače absolutní pozice

Práce je věnována vývoji a implementaci nové metody výpočtu pozice ze signálů snímače absolutní pozice Vernierova typu. Nová metoda byla vyvinuta pro zvýšení spolehlivosti určení pozice v aplikacích, ...

Dvořák, Vojtěch; Husák, Miroslav; Maschke, Jan; Fujcik, Lukáš
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Studium a vývoj polymer-cementových kompozitů s důrazem na vysoký obsah druhotných surovin a kompenzaci objemových změn
Hermann, Radek; Bydžovský, Jiří; Reitermann, Pavel; Kolísko, Jiří; Drochytka, Rostislav
2023 - Czech Snižování uhlíkové stopy lidstva je jedním z hlavních směrů, kterými se v současnosti světový vývoj ubírá. Dalším z významných problémů je likvidace, recyklace a sekundární využití produkovaných odpadů z celé řady výrobních odvětví a komunálního odpadu. Tato práce se zabývá problematikou polymer-cementových kompozitů, které se využívají nejčastěji pro sanační, reprofilační a strukturální opravy především betonových konstrukcí. Jsou v ní zkoumány a ověřovány možnosti utilizace velkého množství druhotných surovin a odpadů jako náhrady cementu, jakožto primárního pojiva. Zároveň je v práci řešena plná náhrada primárního plniva odpadními surovinami, pro které v tuto chvíli neexistuje jiné využití. Také je dále řešen a ověřován vliv celé řady běžně dostupných komerčních polymerních přísad. V rámci práci je rovněž řešeno využití redispergovatelných práškových polymerních přísad různých bází. Zabývá se i otázkou objemových změn při hydrataci polymer-cementových kompozitů a jejich vlivem na fyzikálně-mechanické vlastnosti kompozitů. Vliv objemových změn, ke kterým v průběhu hydratace polymer-cementových kompozitů dochází, je nezanedbatelným kritériem při výběru a využití těchto kompozitů. Objemové změny materiálu významně ovlivňují především maximální tloušťku vrstvy a maximální plochu, kterou lze hmotou sanovat bez rizika vzniku trhlin a bez nutnosti vytvoření pracovní spáry. S výsledky této práce se pojí snížení ekonomické a ekologické zátěže výroby a použití polymer-cementových stavebních hmot a dále také zvýšení použitelnosti těchto hmot především díky možnosti provádět sanace větších ploch, než bylo dosud možno. Reducing of humanity's carbon footprint is currently one of the main directions of global research. Another significant problem is the disposal, recycling and secondary use of waste materials produced from a wide range of industries and municipal waste. This thesis deals with the problematics of polymer-cement composites, which are most often used for rehabilitation, reprofiling and structural repairs, especially of concrete structures. The thesis examines and verifies the possibilities of utilization of a large amount of secondary raw materials and waste as a substitute for cement as a primary binder. At the same time, the work deals with the full replacement of the primary filler with waste raw materials, for which there is currently no other use. The work also addresses and verifies the influence of several commonly available commercial polymer dispersions. The work deals with the use of liquid, but also powdered polymeric additives of various bases. The work also deals with the problematics of volume changes of the hydration process of polymer-cement composites and the effect of volume changes on the physical-mechanical properties of composites. The influence of volume changes that occur during the hydration of polymer-cement composites is a significant criterion in the selection and use of these composites. The volume changes of the material have a great influence especially on the maximum layer thickness and the maximum area that can be repaired with the material without the risk of cracks and the need to create a working joint. The results of this work are associated with a reduction in the economic and environmental impacts of production and use of polymer-cement building materials and increase the usability of these materials mainly due to the possibility of remediation of larger areas than previously possible. Keywords: Polymer-cementová; polymerní; objemové změny; kompenzace objemových změn; druhotná surovina; substituce; cement; obalové sklo; škvára; odpadní perlit; tavený čedič; styren-akrylát; Polymer-cement; polymer; volume changes; volume change compensation; secondary raw material; substitution; cement; container glass; slag; waste perlite; molten basalt; styrene-acrylate Available in a digital repository NRGL Studium a vývoj polymer-cementových kompozitů s důrazem na vysoký obsah druhotných surovin a kompenzaci objemových změn

Snižování uhlíkové stopy lidstva je jedním z hlavních směrů, kterými se v současnosti světový vývoj ubírá. Dalším z významných problémů je likvidace, recyklace a sekundární využití produkovaných ...

Hermann, Radek; Bydžovský, Jiří; Reitermann, Pavel; Kolísko, Jiří; Drochytka, Rostislav
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Vytváření kovových a oxidokovových nanostruktur za využití porézní aluminy pro pokročilé mikrozařízení
Kamnev, Kirill; Mardare, Andrei Ionut; Blanchar, Xavier Correig; Mozalev, Alexander
2023 - English Anodizace kovů přes masku porézní anodické aluminy (PAA) je použita namísto nanoporézní anodizace nebo tradičních nanofabrikačních metod na výrobu nových nanostrukturovaných oxidů kovů se zdokonalenými parametry. Vylepšování vlastností oxidů ZrO2 a HfO2 nanostrukturováním vzbuzuje podstatný zájem kvůli aktivní komercionalizaci těchto oxidů kovů. Nanostrukturování ZrO2 a HfO2 anodizací je náročné kvůli včasné krystalizaci anodického oxidu a téměř nulovému transportnímu číslu kationtů. Tyto problémy jsou řešeny systematickým zkoumáním anodického chování dvouvrstev složených z tenké vrstvy Al nadeponované na vrstvě Zr nebo Hf. Po prvý krát je dosažen reprodukovatelný růst ZrO2 nanostruktur přes masku PAA, které plní póry PAA masky jenom částečně. Tyto vnořené ZrO2 nanostruktury se projevují zlepšeným dielektrickým výkonem v širokém rozsahu frekvencí s nízkými zbytkovými proudy a vysokými hodnotami průrazného napětí. Tyto vlastnosti z nich dělají atraktivní struktury pro použití v mokrých a hybridních elektrolytických kondenzátorech. Vrstvy s rovným povrchem, kompatibilní se standardními metodami nanofabrikace a obsahující ZrO2 nanostruktury kompletně plnící póry PAA masky, jsou syntetizovány kombinací anodizace přes masku PAA s částečným rozpuštěním PAA. Tyto vrstvy jsou použity v experimentálních MIM mikrokondenzátorech, které vykazují nízké zbytkové proudy, vysoké hodnoty průrazného napětí, vysoké hustoty energie, nízké hodnoty teplotního koeficientu kapacity a výbornou linearitu mezi kapacitou a napětím, což z nich dělá dokonalé kandidáty pro pasivní integraci zařízení na čipu. ZrO2 nanovrstvy připraveny anodizací přes masku PAA jsou, po prvý krát, schváleny k produkci osteogenních biokeramických povlaků. Tyto nanostrukturované biokeramické ZrO2 povlaky mohou modulovat interakce mezi buňkami a povrchem a zvyšovat mineralizaci osteoblastů 5 krát oproti rovné anodické ZrO2 vrstvě. Nanostrukturované HfO2 vrstvy připraveny anodizací přes masku PAA vykazují opakovatelné nízkovýkonové bipolární rezistivní spínání, což je dělá význačnými jako tuhé elektrolyty pro aplikace v memristorech. Anodizace Hf přes masku PAA v kombinaci s vhodnými chemickými modifikacemi povrchů je použita po prvý krát k vytvoření samouspořádaných nanostrukturovaných HfO2 povlaků, které jsou superhydrofóbní, odpuzují olej, jsou transparentní pro viditelné světlo a antireflexní, což je dělá velmi vhodnými pro pasivaci fotovoltaických zařízení. The anodization of metals through porous anodic alumina (PAA) matrix (PAA-assisted anodization) is used alternatively to nanoporous anodization or conventional nanofabrication methods for producing novel nanostructured metal oxides with improved characteristics. Enhancing properties of ZrO2 and HfO2 by nanostructuring possesses significant interest due to the active commercialization of these metal oxides. Nanostructuring ZrO2 and HfO2 by anodization is challenging because of early anodic-oxide crystallization and nearly zero cation transport number. These issues are addressed by a systematical investigation of anodizing behavior of Al superimposed on Zr or Hf layers. Reproducible PAA-assisted growth of ZrO2 nanostructures partially filling the pores of the PAA matrix is achieved for the first time. The PAA-embedded ZrO2 nanostructures demonstrate enhanced dielectric performance in a wide frequency range with low leakage current and high breakdown voltage, making them attractive for application in wet and hybrid electrolytic capacitors. The planarized films compatible with standard nanofabrication methods and comprising ZrO2 nanostructures fully filling the pores in the PAA matrix are synthesized by combining the PAA-assisted anodization of Zr with partial PAA dissolution. Such films are utilized in experimental MIM microcapacitors exhibiting low leakage current, high breakdown voltage, high energy density, low temperature coefficient of capacitance, and excellent capacitance-voltage linearity, which makes them perfect candidates for on-chip passive device integration. The PAA-assisted ZrO2 nanofilms are approbated for the first time to produce osteogenic bioceramic coatings. Such nanostructured ZrO2 bioceramic coatings can module cell-surface interactions and increase osteoblast mineralization 5-fold compared to flat ZrO2 anodic coating. The PAA-assisted nanostructured HfO2 films exhibit repeatable low-power eigh-wise bipolar resistive-switching properties, making them highly prominent as solid electrolytes in memristor applications. The PAA-assisted anodization of Hf combined with appropriate surface chemical modification is utilized for the first time for creating self-organized superhydrophobic, oil-repelling, visible light transparent, and antireflective nanostructured HfO2 coatings highly suitable for passivation of photovoltaic devices. Keywords: anodizing; porous anodic alumina; ZrO2; HfO2; nanostructure; coating; dielectric; MIM capacitor; bioceramic; memristor; superhydrophobic material; anodizace; porézní anodická alumina; ZrO2; HfO2; nanostruktura; povlak; dielektrikum; MIM kondenzátor; biokeramika; memristor; superhydrofóbní materiál Available in a digital repository NRGL Vytváření kovových a oxidokovových nanostruktur za využití porézní aluminy pro pokročilé mikrozařízení

Anodizace kovů přes masku porézní anodické aluminy (PAA) je použita namísto nanoporézní anodizace nebo tradičních nanofabrikačních metod na výrobu nových nanostrukturovaných oxidů kovů se ...

Kamnev, Kirill; Mardare, Andrei Ionut; Blanchar, Xavier Correig; Mozalev, Alexander
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Stanovení mechanických vlastností tenkých filmů pomocí numerického modelování experimentálních testů
Tinoco Navarro, Hector Andres; Jančo,, Roland; Klusák,, Jan; Hutař, Pavel
2023 - English Testování tenkých filmů pomocí "Bulge testu" je experimentální technika která zahrnuje použití numerických a analytických přístupů k charakterizaci mechanických vlastností tenkých vrstev. Tato práce se zabývá některými omezeními nalezenými v klasických modelech, které popisují chování tenkých vrstev podrobených tomuto testu. Za tímto účelem byly vyvinuty nové modely a numerické strategie pro stanovení různých mechanických vlastností jednovrstvých a dvouvrstvých tenkých vrstev za odlišných strukturních podmínek, jako je elasticita, plasticita a lom. Kombinací metody konečných prvků a klasických analytických řešení byly navrženy a ověřeny různé metodiky pro výpočet elastických vlastností (E a v), zbytkových napětí, meze kluzu a lomové houževnatosti. Mechanické vlastnosti filmů z nitridu křemíku, hliníku a zlata byly charakterizovány pomocí experimentálních dat o zatížení-průhybu získaných z měření. Stanovené vlastnosti vykazovaly uspokojivou shodu s což potvrdilo, že metody navržené v této práci mohou být užitečné pro odhad mechanických vlastností se známými materiálovými vlastnostmi tenkých vrstev. Bulge testing is an experimental technique that involves the use of numerical and analytical approaches to characterize the mechanical properties of thin films. This thesis addresses some limitations found in the classical models that describe the behavior of thin films subjected to this test. This required the development of new models and numerical strategies in order to determine several mechanical properties of monolayer and bilayer thin films under different structural conditions, such as elasticity, plasticity, and fracture. By combining finite element analysis and classical analytical solutions, different methodologies for calculating the elastic properties (E and v), residual stresses, yield stress, and fracture toughness were proposed and validated. The mechanical properties of silicon nitride, aluminum, and gold films were characterized using load-deflection experimental data obtained from bulging measurements. The determined properties showed reasonable agreement with materials of known properties, which validated that the proposed methods in this work can be useful for estimating the mechanical properties of freestanding thin films. Keywords: Bulge test; thin film; finite element analysis; load-deflection; elastic properties; yield stress; fracture toughness; Bulge; tenký film; analýza metodou konečných prvků; elastické vlastnosti; mez kluzu; Lomová houževnatost Available in a digital repository NRGL Stanovení mechanických vlastností tenkých filmů pomocí numerického modelování experimentálních testů

Testování tenkých filmů pomocí "Bulge testu" je experimentální technika která zahrnuje použití numerických a analytických přístupů k charakterizaci mechanických vlastností tenkých vrstev. Tato práce ...

Tinoco Navarro, Hector Andres; Jančo,, Roland; Klusák,, Jan; Hutař, Pavel
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Aktualizace výpočtového modelu kapacity okružních křižovatek
Patočka, Miroslav; Bačová, Katarina; Kumpošt, Petr; Radimský, Michal
2023 - Czech Disertační práce se zabývá novým přístupem k charakteristice dopravních proudů na okružních křižovatkách ve vztahu k výpočtu jejich kapacity. Aktuálně používaná metodika, jejíž základy formuloval v roce 1973 Werner Siegloch, vychází z nepřesných předpokladů a zjednodušení, která mohou v konečném důsledku zkreslovat výsledky kapacitních posouzení provedených podle stávajícího platného národního předpisu. V této práci je využito nejen inovativního postupu při získávání empirických dat formou analýzy obrazu využitím tzv. počítačového vidění, ale především je zde řešen proces akceptace časových světlostí v nadřazeném dopravním proudu vozidly z podřazeného dopravního proudu jako stochastický jev. Tento přístup si klade za cíl nahradit deterministicky stanovené hodnoty kritické časové světlosti a následného časového odstupu vhodným rozdělením hustoty pravděpodobnosti, které bude nejlépe odpovídat naměřeným empirickým datům. The doctoral thesis deals with a new approach to the characteristics of traffic flows at roundabouts in relation to the capacity estimation. The currently used methodology, which was introduced in 1973 by Werner Siegloch, is based on imprecise assumptions and simplifications, which may ultimately distort the results of capacity assessments carried out according to the existing valid national regulation. This thesis uses not only an innovative procedure for obtaining empirical data by image analysis using so-called computer vision, but above all, the process of gap-acceptance of main-stream time clearances by minor stream vehicles is solved as a stochastic phenomenon. This approach aims to replace the deterministic values of the critical gap and follow-up headway with an appropriate probability density function that will meet empirical data in the best way. Keywords: teorie časových odstupů; kritická časová světlost; následný časový odstup; okružní křižovatka; kapacita; hustota pravděpodobnosti; zobecněné inverzní Gaussovo rozdělení (GIG); Gamma rozdělení; exponenciální rozdělení; gap-acceptance theory; critical gap; follow-up time; roundabout; capacity; probability density function; generalized inverse Gaussian distribution; Gamma distribution; exponential distribution Available in a digital repository NRGL Aktualizace výpočtového modelu kapacity okružních křižovatek

Disertační práce se zabývá novým přístupem k charakteristice dopravních proudů na okružních křižovatkách ve vztahu k výpočtu jejich kapacity. Aktuálně používaná metodika, jejíž základy formuloval v ...

Patočka, Miroslav; Bačová, Katarina; Kumpošt, Petr; Radimský, Michal
Vysoké učení technické v Brně, 2023