No (3688)
Number of found documents:
3688
Published from
to
Studium metabolismu termofilní bakterie Caldimonas thermodepolymerans
Krempaská, Vladimíra; Sedlář, Karel; Buchtíková, Iva
2024 - English
Microbial polyesters such as polyhydroxyalkanoates (PHAs) can serve as intracellular carbon and energy reserves for cells. One of the main advantages of PHAs is their biodegradability and biocompatibility, making them a potential partial replacement for traditional petrochemical plastics. However, their biotechnological production remains costly, and alternative methods are being sought to reduce process costs. The use of extremophilic microorganisms, like the thermophilic bacterium Caldimonas thermodepolymerans, is a promising possibility. This bacterium can process carbohydrates, which are abundant in lignocellulosic waste. In this study, the metabolism of three lignocellulosic carbohydrates (xylose, glucose, and cellobiose) and their combinations were investigated for the DSM 15344 from the DSMZ-German Collection. The biomass PHA content was determined through CG-FID after cultivations on individual carbohydrate substrates. Finally, changes in carbohydrate substrates during cultivation were evaluated by RT-qPCR, focusing on selected xylF and gtsA genes. A preference for xylose and cellobiose as a substrate was observed in the studied DSM 15344 from the DSMZ-German Collection. Polyhydroxyalkanoáty (PHA) sa radia medzi mikrobiálne polyestery a bunkám dokážu poskytnúť vnútrobunkové zásoby uhlíka a energie. Hlavná výhoda PHA spočíva v tom, že ide o biodegradovateľné a biokompatibilné polyméry. Ich fyzikálne vlastnosti sú porovnateľné s petrochemickými plastami, ktoré by mohli v budúcnosti čiastočne nahradiť. Avšak, ich biotechnologická produkcia je stále veľmi nákladná. Preto sa hľadajú rôzne alternatívne metódy, ktoré by dokázali znížiť tieto procesné výdavky a ako jedna z možností sa javí využitie extrémofilných mikroorganizmov. Za jedného z vhodných kandidátov na priemyselnú produkciu PHA sa považuje termofilná baktéria Caldimonas thermodepolymerans. K jej ďalším výhodám okrem iného patrí aj to, že dokáže spracovávať sacharidy, ktoré sú vo veľkej miere obsiahnuté v lignocelulózových odpadoch. Táto práca bola konkrétne zameraná na štúdium metabolizmu troch lignocelulózových sacharidov (xylózy, glukózy a celobiózy) a ich vzájomných kombinácií u zbierkového kmeňa DSM 15344. V experimentálnej časti práce boli realizované kultivácie na jednotlivých sacharidových substrátoch, kde následne zo získanej biomasy bol stanovený celkový obsah PHA pomocou CG-FID. Na záver bola vyhodnotená expresia vybraných génov xylF a gtsA pri zmenách sacharidových substrátov v priebehu kultivácie za využitia RT-qPCR. U študovaného zbierkového kmeňa DSM 15344 bola pozorovaná preferencia xylózy a celobiózy ako substrátu.
Keywords:
Polyhydroxyalkanoates (PHAs); thermophilic bacteria; Caldimonas thermodepolymerans; Polyhydroxyalkanoáty (PHA); termofilné baktérie; Caldimonas thermodepolymerans
Available in a digital repository NRGL
Studium metabolismu termofilní bakterie Caldimonas thermodepolymerans
Microbial polyesters such as polyhydroxyalkanoates (PHAs) can serve as intracellular carbon and energy reserves for cells. One of the main advantages of PHAs is their biodegradability and ...
Využití nových přístupů ke gelaci alginátu při přípravě bioinokulantů nové generace
Gašparová, Dominika; Pekař, Miloslav; Sedláček, Petr
2024 - English
This master's thesis focuses on diverse alginate crosslinking strategies, aiming to advance the development of next-generation bioinoculants. Investigating various gelation strategies is applied to five commercially available alginates and isolated bacterial alginate. Experiments focused on alginate macrogel preparation assessed the occurrence and quality of crosslinking, which was analyzed by incorporating both amplitude and frequency testing methodologies. Selecting appropriate crosslinking agents and determining their concentrations were essential objectives. Crosslinking agents such as those containing zinc chloride, aluminum chloride, barium chloride, calcium sulphate and ferric chloride solution were evaluated, with all proving effective in both macro- and microencapsulation processes. Optimization efforts included studying crosslinking conditions, with favorable results observed at a temperature of 7°C and optimal crosslinking durations ranging from 30 to 120 minutes. Comparative analyses of six selected crosslinking agents revealed notable findings in gel swelling studies and mechanical property assessments via the squeeze test, thermogravimetric analysis and image analysis. Barium crosslinking demonstrated promising results in preserving water content during rehydration, while zinc-based crosslinking achieved the highest dry matter content. Image analysis unveiled smaller gel beads formed with aluminum and barium crosslinking agents, indicating their effectiveness. Microencapsulated gel beads, particularly those crosslinked with barium, showed potential due to their reduced size. The experiment's pinnacle was the bacterial culture's gelation, where aluminum and barium crosslinking solutions yielded the smallest particle sizes. Notably, barium crosslinking resulted in the smallest area and error bar, indicating its effectiveness. Tato diplomová práce se zaměřuje na různé strategie síťování alginátu, s cílem posunout vpřed vývoj bioinokulantů nové generace. Zkoumání různých strategií gelování se aplikuje na pět komerčně dostupných alginátů a izolovaný bakteriální alginát. Experimenty zahrnující přípravu alginátového makrogelu sloužily ke stanovení výskytu a kvality síťování, které byly analyzovány amplitudovými testy. Výběr vhodných síťovacích činidel a stanovení jejich optimálních koncentrací byly klíčovými cíli. Síťovací činidla, která byla vybrána jako vhodná pro makro- i mikroenkapsulační procesy, byly ty obsahující chlorid zinečnatý, chlorid hlinitý, chlorid barnatý, síran vápenatý a chlorid železitý. Optimální podmínky síťování byly stanoveny při teplotě 7~°C a optimální délka doby síťování v rozmezí od 30 do 120 minut. Byly provedeny komparativní analýzy šesti vybraných síťovacích činidel a to prostřednictvím analýzy mechanických vlastností skrz squeeze test, termogravimetrickou analýzou, botnáním gelu a obrazovou analýzou. Síťování barnatým síťovacím činidlem prokázalo slibné výsledky při zachování obsahu vody během rehydratace, zatímco sítování zinečnatým síťovacím činidlem dosáhlo nejvyššího obsahu sušiny. Obrazová analýza odhalila menší gelové perly tvořené síťovacími činidly s obsahem hliníku a barya, což naznačuje jejich účinnost. Mikroenkapsulované gelové perly, zejména ty síťované s baryem, prokázaly potenciál díky jejich menší velikosti. Vrcholem pokusů bylo síťování bakteriální kultury, kde hliníková a barnatá síťovací činidla dosahovala nejmenších gelových perel. Obzvlášť síťování barnatým činidlem dosahovalo nejmenších velikostí s nejmenší odchylkou, indikujíc jeho efektivitu.
Keywords:
alginate; bioinoculants; gelation strategies; crosslinking agent; macroencapsulation; microencapsulation; gel swelling; squeeze test; image analysis; alginát; bioinokulanty; gelační strategie; síťovací činidlo; makroenkapsulace; mikroenkapsulace; botnání; squeeze test; obrazová analýza
Available in a digital repository NRGL
Využití nových přístupů ke gelaci alginátu při přípravě bioinokulantů nové generace
This master's thesis focuses on diverse alginate crosslinking strategies, aiming to advance the development of next-generation bioinoculants. Investigating various gelation strategies is applied to ...
Viskoelastické vlastnosti hydrogelových materiálů studované na mikro/makro úrovni
Obrusníková, Klára; Pekař, Miloslav; Smilek, Jiří
2024 - English
This diploma thesis was focused on the comparison of various microrheological methods with macrorheological approach, especially on the characterisation of hydrogels. Dynamic light scattering, fluorescence correlation spectroscopy and optical tweezers were chosen as the microrheological techniques, while oscillatory rheometry was the macrorheological tool. Results from dynamic light scattering and fluorescence correlation spectroscopy for agarose and gellan hydrogels were compared to rheometry and to each other. The values of viscoelastic moduli obtained by microrheology were significantly lower than those obtained by macrorheology. Both dynamic light scattering and fluorescence correlation spectroscopy offer a wider range of frequencies than rheometry, but both have limitations in hydrogel characterisation. In dynamic light scattering measurements, light scattered from hydrogel networks causes noise and lowers the quality of the results. Fluorescence correlation spectroscopy, while being more specific, shows very little difference between samples of different concentrations. Optical tweezers are a new method at the Faculty of chemistry, and only the calibration measurements were performed. Optical trap stiffness, an important value in the calibration process of optical tweezers, was determined for solutions of glycerol. Tato diplomová diplomová práce byla zaměřená na srovnání mezi mikroreologickými metodami a makroreologickým přístupem, zejména při charakterizaci hydrogelů. Dynamický rozptyl světla, fluorescenční korelační spektroskopie a optická pinzeta byly vybrány jako mikroreologické techniky, zatímco oscilační reometrie sloužila jako makroreologický nástroj. Výsledky z dynamického rozptylu světla a fluorescenční korelační spektroskopie pro hydrogely agarózy a gellanu byly porovnány s reometrií a mezi sebou. Hodnoty viskoelastických modulů získané z mikroreologických měření byly výrazně nižší než ty získané pomocí makroreologie. Jak dynamický rozptyl světla, tak fluorescenční korelační spektroskopie nabízejí širší škálu měřitelných frekvencí než reometrie, ale obě metody mají své limitace při charakterizaci hydrogelů. U dynamického rozptylu světla dochází k odrazu světla od gelové sítě, což způsobuje šum a zhoršuje kvalitu získaných výsledků. Fluorescenční korelační spektroskopie, přes svou vyšší specifitu, vykazuje jen velmi malé rozdíly mezi vzorky různých koncentrací. Optická pinzeta je na Fakultě chemické novou metodou, a byla provedena pouze kalibrační měření. Tuhost optické pasti, důležitá hodnota pro kalibraci optické pinzety, byla stanovena pro roztoky glycerolu.
Keywords:
Rheology; microrheology; fluorescence correlation spectroscopy; dynamic light scattering; optical tweezers; hydrogels; Reologie; mikroreologie; fluorescenční korelační spektroskopie; dynamický rozptyl světla; optická pinzeta; hydrogely
Available in a digital repository NRGL
Viskoelastické vlastnosti hydrogelových materiálů studované na mikro/makro úrovni
This diploma thesis was focused on the comparison of various microrheological methods with macrorheological approach, especially on the characterisation of hydrogels. Dynamic light scattering, ...
Vliv substrátu a geometrie na velikost anomálního Nernstova jevu
Golub, Dmitrii; Zázvorka,, Jakub; Čech, Vladimír
2024 - English
The anomalous Nernst effect refers to the transverse voltage generated in magnetic materials to applied longitudinal temperature gradient. The effect holds promise for applications in spin caloritronics and enhanced thermoelectric energy conversion. Here, we investigate the influence of the sample substrate and experimental geometry on the anomalous Nernst effect in sputtered permalloy thin film samples. We investigated the anomalous Nernst effect on samples with four different substrates of substantially different thermal conductivities. Moreover, four distinct techniques of generating thermal gradient in our samples were tested: three methods for generating in-plane gradients and one method for the out-of-plane gradient generation. We observe that the substrate thermal conductivity significantly affects the magnitude of the temperature gradient. Consistent anomalous Nernst effect coefficient is measured in two in-plane configurations, out-of-plane temperature gradient was estimated based on the acquired data. Anomální Nernstův jev se týká vzniku příčného napětí v magnetických materiálech při aplikovaném podélném teplotním gradientu. Tento jev slibuje aplikace v oblasti spinové kaloritroniky a zlepšené konverze tepelné energie. Zde jsme zkoumali vliv substrátu vzorku a experimentální geometrie na anomální Nernstův jev ve vzorcích tenkých filmů permaloye napařených na substrátech. Provedli jsme studii anomálního Nernstova jevu na vzorcích s čtyřmi různými substráty s podstatně odlišnou tepelnou vodivostí. Kromě toho jsme testovali čtyři různé techniky generování teplotního gradientu ve vzorcích: tři metody pro generování gradientu v rovině a jednu metodu pro generování gradientu mimo rovinu. Pozorujeme, že tepelná vodivost substrátu významně ovlivňuje velikost teplotního gradientu. V dvou konfiguracích v rovině jsme naměřili konzistentní koeficient anomálního Nernstova jevu, gradient teploty mimo rovinu byl odhadnut na základě získaných dat.
Keywords:
Altermagnetism; Nernst effect; thin films; Altermagnetismus; Nernstův jev; tenké vrstvy
Available in a digital repository NRGL
Vliv substrátu a geometrie na velikost anomálního Nernstova jevu
The anomalous Nernst effect refers to the transverse voltage generated in magnetic materials to applied longitudinal temperature gradient. The effect holds promise for applications in spin ...
Produkce extracelulárních polysacharidů u extrémofilních prokaryot
Bystrická, Klaudia; Smilek, Jiří; Obruča, Stanislav
2024 - English
The presented master's thesis focuses on studying the biotechnological production of extracellular polysaccharides (EPS) by selected thermophilic and halophilic microorganisms. Following the primary screening of selected cultures, the experimental part of this work further investigated the halophilic archaeon Haloferax mediterranei. The aim of this study was to produce and characterize polymers and assess the biotechnological potential of the extremophilic cultures used as EPS producers. During the cultivation of H. mediterranei, three fundamental media were employed, which were subsequently optimized for EPS production. The obtained precipitates underwent analysis using GPC, FTIR, and UHPLC-UV-ESI-MS/MS, allowing for a closer characterization of the acquired product. These experiments demonstrated that with increasing NaCl concentration in the medium, the yield of polysaccharides decreases, and high concentrations of MgSO4 and KCl in the medium did not promote their production as well. The predominant component of the polysaccharide produced by H. mediterranei is mannose, although depending on the medium, it may also contain glucose, galactose, ribose, or N-acetylglucosamine. Predložená diplomová práca sa zaoberá štúdiom biotechnologickej produkcie extracelulárnych polysacharidov (EPS) vybraných termofilných a halofilných mikroorganizmov. Po primárnom screeningu vybraných kultúr bola experimentálna časť tejto práce ďalej venovaná halofilnému archea Haloferax mediterranei. Cieľom tejto práce bola produkcia a charakterizácia polymérov a posúdenie biotechnologického potenciálu použitých extremofilných kultúr ako producentov EPS. Počas kultivácie H. mediterranei boli použité 3 základné média, ktoré boli následne optimalizované v prospech produkcie EPS. Získané precipitáty boli podrobené analýze pomocou GPC, FTIR a UHPLC-UV-ESI-MS/MS, na základe čoho bolo možné bližšie charakterizovať získaný produkt. Tieto experimenty dokázali, že so stúpajúcou koncentráciou NaCl v médiu, klesá výťažok polysacharidov a ich produkciu nepodporujú ani vysoké koncentrácie MgSO4 a KCl v médiu. Hlavnou komponentou polysacharidov vyprodukovaných H. mediterranei, je manóza, no v závislosti od použitého média môže obsahovať aj glukózu, galaktózu, ribózu alebo N-acetylglukosamin.
Keywords:
Exopolysaccharides; extremophilic prokaryotes; Haloferax mediterranei; halophiles; thermophiles; Aneurinibacillus; Bacillus; Geobacillus; screening; Exopolysacharidy; extremofilné prokaryoty; Haloferax mediterranei; halofily; termofily; Aneurinibacillus; Bacillus; Geobacillus; screening
Available in a digital repository NRGL
Produkce extracelulárních polysacharidů u extrémofilních prokaryot
The presented master's thesis focuses on studying the biotechnological production of extracellular polysaccharides (EPS) by selected thermophilic and halophilic microorganisms. Following the primary ...
Biomimetické vzory ve 3D tištěných auxetických metamateriálech
Bečka, Filip; Vozárik, Andrej; Lepcio, Petr
2024 - English
The master’s thesis deals with the implementation of biomimetic patterns into 3D printed structures, focusing on the study of auxetic behaviour and mechanical properties. For this purpose, six types of structures were designed and prepared using fused deposition modelling. Polyethylene terephthalate glycol (PET-G) was chosen as the printing material. Mechanical testing involved static compression tests supplemented with video recordings, which served to determine Poisson's ratio and to study the effect of implemented reinforcement on the deformation behaviour of the structures. The proposed biomimetic reinforcement further increased the already good energy absorption efficiency of the auxetic structures. At the highest level of reinforcement, significantly more uniform macroscopic deformation of the structure was observed. The reinforcement also led to an increase in the yield stress and specific modulus in auxetic structures. In contrast, in non-auxetic structures, the addition of reinforcement resulted in a decrease in specific modulus. Finally, the influence of reinforcement on the auxetic behaviour of the structure was examined. The incorporation of reinforcing elements led to an increase in Poisson's ratio, but not to a transition to positive values. A significant boundary effect was observed in the structures, with different values of Poisson's ratio measured in different parts of the prepared structures. Diplomová práce se zabývá implementací biomimetických vzorů do 3D tištěných struktur s důrazem na studium auxetického chování a mechanických vlastností. Za tímto účelem bylo navrženo a technikou depozice taveniny připraveno šest typů struktur. Jako materiál byl zvolen polyethylentereftalát glykol (PET-G). Pro mechanické testování byla použita statická zkouška v tlaku doplněna o video záznam, který sloužil pro stanovení Poissonova poměru a pro sledování vlivu implementovaného vyztužení na deformační chování struktur. Navržené biomimetické vyztužení ještě více zvýšilo již tak dobrou účinnost auxetické struktury absorbovat energii. U nejvyššího stupně vyztužení byla navíc pozorována výrazně rovnoměrnější makroskopická deformace struktury. Vyztužení vedlo rovněž ke zvýšení napětí na mezi kluzu a specifického modulu pružnosti u auxetických struktur, zatímco u neauxetických struktur vedl přídavek vyztužení naopak ke snížení specifického modulu. Nakonec byl sledován vliv vyztužení na auxetické chování struktury. Zapojení vyztužujících prvků vedlo ke zvýšení Poissonova poměru, nikoliv však k překlopení do kladných hodnot. U struktur byl pozorován výrazný efekt hranic, kdy byly naměřeny různé hodnoty Poissonova poměru v různých částech připravených struktur.
Keywords:
Auxetic metamaterials; biomimetic structures; re-entrant auxetic structures; negative Poisson’s ratio; 3D printing; specific energy absorption; Auxetické metamateriály; biomimetické struktury; re-entrantní auxetické struktury; Poissonův poměr; 3D tisk; specifická absorpce energie
Available in a digital repository NRGL
Biomimetické vzory ve 3D tištěných auxetických metamateriálech
The master’s thesis deals with the implementation of biomimetic patterns into 3D printed structures, focusing on the study of auxetic behaviour and mechanical properties. For this purpose, six types ...
Studium interakce rizikový kov – mikroplast
Sinčáková, Lenka; Řezáčová, Veronika; Doležalová Weissmannová, Helena
2024 - English
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 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
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
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 ...
Studium biodegradace syntetických polyesterů
Guziurová, Pavlína; Sedláček, Petr; Obruča, Stanislav
2024 - English
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. 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.
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
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 ...
Vliv kalcinovaných jílů na vlastnosti cementových past
Florian, Vojtěch; Šilerová, Iva; Šiler, Pavel
2024 - English
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. 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.
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
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 ...
Materiály pro fotovoltaické neurostimulátory na bázi křemíkových fotodiod
Kunovský, Ondřej; Weiter, Martin; Glowacki, Eric Daniel
2024 - English
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. 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.
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
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 ...
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