21. 9. 2019  13:32 Matúš
Akademický informačný systém

Ľudia na STU


Na tejto stránke máte zobrazené všetky verejne prístupne údaje o zadanej osobe. Niektoré informácie o personálnom zaradení a funkciách osoby môžu byť skryté.

prof. Ing. Dušan Galusek, DrSc.
Identifikačné číslo: 4402
Univerzitný e-mail: galusek [at] stuba.sk
 
Externý spolupracovník - Ústav materiálov (MTF)
Externý spolupracovník - Fakulta chemickej a potravinárskej technológie (STU)

Kontakty     Publikácie     Orgány     Vedené práce     

Základné informácie

Základné informácie o záverečnej práci

Typ práce: Dizertačná práca
Názov práce:Funkčné a vysokoteplotné vlastnosti nanokompozitov na báze Al2O3
Autor: Ing. Martin Michálek, PhD.
Pracovisko: Fakulta chemickej a potravinárskej technológie
Vedúci práce: prof. Ing. Dušan Galusek, DrSc.
Oponent 1:prof. Dr. Ing. Martin Tchingnabé Palou
Oponent 2:prof. RNDr. Ján Dusza, DrSc.
Stav záverečnej práce:Záverečná práca bola úspešne obhájená


Doplňujúce informácie

Nasledujú doplňujúce informácie záverečnej práce. Kliknutím na odkaz s názvom jazyka vyberiete, v akom jazyku majú byť informácie zobrazené.

Jazyk spracovania záverečnej práce:slovenský jazyk

slovenský jazyk        anglický jazyk

Názov práce:Funkčné a vysokoteplotné vlastnosti nanokompozitov na báze Al2O3
Abstrakt:Predložená dizertačná práca sa zaoberá modifikáciou funkčných vlastností nanokompozitov na báze Al2O3 so zachovaním, prípadne zvýšením lomovej húževnatosti materiálu oproti čistému polykryštalickému korundu použitému ako referenčný materiál. S týmto cieľom sa testoval celý rad kompozitov s prídavkom MWCNT a ZrO2, ktoré sa pohybovali v rozsahu od 0,5 do 2 obj. % u MWCNT a 3 až 8 obj. % u ZrO2. Na prípravu požadovaných zmesí sa použili dve metódy konsolidácie prášku vychádzajúce z mokrého spôsobu homogenizácie, menovite odlievanie zo suspenzie (slip casting) a vymrazovanie suspenzie (freeze drying) kombinované z axiálnym lisovaním granulátu. Pri zhutnení materiálu sa takisto sa použili dve techniky, a to spekanie bez použitia tlaku a žiarové lisovanie. Zvýšenie elektrickej vodivosti o 11 poriadkov pri 22 % zvýšení lomovej húževnatosti v kompozite obsahujúcom 2 obj. % t-MWCNT a 5 obj. % ZrO2 (vzorka 2AZC) v porovnaní s čistým Al2O3, sa dosiahlo dôsledným splnením čiastkových cieľov, ktoré môžeme zhrnúť do nasledujúcich bodov:  Homogénna distribúcia uhlíkových nanorúrok sa dosiahla sfunkčnením ich povrchu zahrievaním v 65 % HNO3 pri 80 °C počas 8 h. Infračervená spektroskopia spolu s meraním povrchového náboja (zeta potenciálu) pomohli stanoviť podmienky funkcionalizácie. Týmto spôsobom sa eliminoval hydrofóbny charakter MWCNT dodávaných od výrobcu, pričom skupiny (-OH, -COOH) na povrchu uhlíkových nanorúrok po prepieraní zabezpečili ich dostatočne hydrofilný charakter.  Meraním zeta potenciálu východiskových práškov bola stanovená hodnota pH (10) potrebná na zastabilizovanie suspenzií pomocou odpudivých elektrostatických síl medzi časticami. Dodatočná stérická stabilizácia sa dosiahla pomocou polyelektrolytov Darvan C-N a SDS pri oxidochvých zložkách, resp. MWCNT.  Odlievanie ako technika konsolidácie sa ukázala ako nevhodná z dôvodu sedimentácie ZrO2 častíc a z nej vyplývajúcich gradientov v obsahu ZrO2 a diferenciálneho spekania v rôznych častiach vzorky. Z tohto dôvodu sa pristúpilo k metóde vymrazovania stabilizovanej suspenzie, ktorou sa dosiahla homogénna distribúcia ZrO2 a MWCNT v časticiach granulátu. Výsledný granulovaný prášok po SEM analýze nevykazoval aglomeráciu t-MWCNT a mohol sa použiť na ďalšie experimenty bežnými spôsobmi konsolidácie (axiálnym lisovaním).  Spekanie výsledných materiálov prebiehalo bez použitia tlaku v prípade čistého Al2O3 a kompozitu AZ s prídavkom 3 -- 8 obj. % ZrO2. V oboch prípadoch sa spekaním bez použitia externého tlaku pripravili hutné vzorky s relatívnou hustotou väčšou alebo rovnú 98,5 %. Kompozity s obsahom t-MWCNT od 0,5 do 2 obj. % označené ako "xAC" (kde x -- predstavuje objemobvú frakciu t-MWCNT) dosahovali pri spekaní bez použitia tlaku relatívne hustoty len na úrovni 97 -- 92 % teoretickej hustoty. V prípade žiarového lisovania pri aplikácii axiálneho tlaku 30 MPa sa dosiahli pri kompozitoch xAC relatívne hustoty väčšiu alebo rovnú 98 % a pri kompozitoch xAZC s obsahom 5 obj. % ZrO2 väčšiu alebo rovnú 99 %.  Prídavok ZrO2 v kompozitoch AZ a AZC spôsobil zjemnenie mikroštruktúry oproti referenčnému Al2O3. Relatívne nízke obsahy t-MWCNT pri kompozite AC viedli k väčším zrnám korundovej matrice po spekaní, pričom so zvyšujúcim sa obsahom minoritnej fázy dochádza k postupnému zjemneniu mikroštruktúry aj v tomto prípade.  Hodnoty lomovej húževnatosti v porovnaní s referenčným Al2O3 u všetkých kompozitov zvrástli. Pri kompozite 5AZ bola lomová húževnatosť vyššia o 10 %, v kompozite 1AC o 8% a pri kompozite 1AZC až o 35 %. Pri kompozitoch xAZC boli hodnoty K1c vo všetkých prípadoch vyššie najmenej o 22 % v porovnaní s referenčným materiálom, čo možno prisúdiť príspevku zhúževnaťujúcich mechanizmov vyplývajúcich z prídavku t MWCNT a transformačného zhúževnatenia vyplývajúceho z obsahu ZrO2.  Prídavkom t-MWCNT sa dosiahlo zvýšenie konduktivity o 11 poriadkov v porovnaní s referenčným Al2O3. Hodnoty prevyšujúce 10-1 S/m boli dosiahnuté pri obsahu 2 obj. % t-MWCNT. Ľahšie sa perkolačný prah dosiahol v materiáloch s väčšou priemernou veľkosťou zŕn korundovej matrice. Vplyv prídavku t MWCNT na konduktivitu tak bol výraznejší pri vzorke 0.5AC ako u 0.5AZC. Na základe dosiahnutých výsledkov je možné konštatovať, že zvládnutím povrchovej úpravy vstupných komponentov, ich následnou dispergáciou použitím fyzikálnych metód a vhodnými podmienkami konsolidácie, je možné pripraviť materiál so zlepšenými mechanickými a funkčnými vlastnosťami. Vyššia lomová húževnatosť spolu s konduktivitou môže významne rozšíriť použitie výslednej keramiky v oblastiach ako napr. nanorobotika, medicína, konštrukčná keramika a iných.
Kľúčové slová:oxid hlinitý, mechanické vlastnosti, mnohostenné uhlíkové nanorúrky, funkčné vlastnosti

Zobrazenie a sťahovanie súborov

Pokiaľ chcete zobraziť zadanie záverečnej práce, kliknite na ikonu Zobraziť zadanie. Ikony Záverečná práca, Prílohy práce, Posudok vedúceho a Posudok oponenta predstavujú súbory týkajúce sa záverečnej práce, ktoré je možné stiahnuť. Budú zobrazené iba v prípade, že je súbor vložený a zároveň je verejný.

Zobraziť zadanie

Časti práce s odloženým zverejnením:

Záverečná práca (prílohy záverečnej práce) neobmedzene
Posudky záverečnej práce neobmedzene