Studentská vědecká konference

Cílem práce bylo připravit keramiku v soustavě CaO-Al₂O₃-SiO₂, určit fázové složení po výpalu různé teploty a stanovit Youngovy moduly připravených keramik a jejich teplotní závislosti. Lisovací směs byla připravena ze Sedleckého kaolinu Ia a CaCO3 v hmotnostním poměru 80 :20. Homogenizace směsi byla provedena v polyethylenových lahvích za mokra, směs byla vylita na sádrovou formu, vysušena a rozetřena. Na laboratorním jednoosém lisu byly připraveny vzorky tvaru trámečků o rozměrech 20 x 100 mm a tablet o průměru 3,6 mm. Vzorky byly vypáleny na teploty 900, 1000, 1100, 1200 a 1300 °C s rychlostí nárůstu teploty 2°C/min a dobou výdrže 2 hodiny na maximální teplotě. Byly charakterizovány pomocí Archimédových měření objemovou hmotností a zdánlivou pórovitostí a bylo u nich stanoveno smrštění výpalem. Youngův modul pružnosti byl měřen na přístroji RFDA 23 (IMCE, Belgie) s vysokoteplotní pecí HT-1600 (IMCE, Belgie), který umožňuje stanovení resonančních frekvencí ohybových kmitů, ze kterých se následně vypočítají hodnoty Youngova modulu. V závěru práce byla provedena na jednotlivých vzorcích RTG analýza a byl stanoven typ a přibližné množství krystalických fází přítomných ve vzorcích vypálených na různé teploty.  

Energetický průmysl produkuje obrovské množství vedlejších energtických produktů (VEP). Mezi tyto produkty patří popílek, popel, škvára a energosádrovec. V této práce byly charakterizovány vysokoteplotní (VP) a fluidní (FP) popílky z českých hnědouhelných elektráren a jejich hydratované produkty. Největší část byla věnována metodě rentgenové difrakční analýzy (XRD), která umožnuje stanovení fázového složení vzorku a amorfního podílu. Kvantifikace amorfního podílu byla provedena metodou vnitřního standardu s využitím Rietveldovy metody. Bylo zjištěno, že vysokoteplotní popílek obsahuje 54 % amorfní fáze a fluidní 62 %. Z FP bylo následně připraveno 5 kaší. XRD analýzou zatvrdlých kaší bylo zjištěno, že množství amorfního podílu je nezávislé na čase a současně je závislé na vodním součiniteli. Se vzrůstajícím vodním součinitelem klesalo množství amorfního podílu a narůstalo množství hlavní krystalické fáze ettringitu. Dále bylo zjištěno, že pevnosti zatvrdlých popílkových pojiv narůstají s časem a závisí na vodním součiniteli. Kaše připravené s vodním součinitelem 0,3 vykazovaly po 90 dnech pevnosti kolem 90 MPa, což činí toto bezslínkové pojivo perspektivním materiálem ve stavebnictví.  

Keramická směs v soustavě Al₂O₃-SiO₂ byla připravena z kaolinu Sedlec Ia a tabulárního korundu s deklarovanou velikostí částic 0-0,2 mm v poměru 80 : 20. Kaolin byl ztekucen přídavkem 0.5 hm.% pyrofosforečnanu sodného a homogenizace směsi byla provedena za mokra v polyethylenových lahvích na překlopné míchačce (6 hodin). Následně byla směs vylita na sádrovou podložku, vysušena, rozdrcena v třecí misce a z takto připravené směsi byly vylisovány vzorky tvaru trámečků (20 x 100 mm) a tablet (průměr 3.6 mm) tlakem 50 MPa. Výpal vzorků byl proveden na teploty  1100-1500 °C (v krocích po 100 °C) při rychlosti ohřevu 2 °C/min s 2 hodinovou výdrží na maximální teplotě. Připravené vzorky byly charakterizovány pomocí objemové hmotnosti, smrštění a zdánlivé pórovitosti. Metodou impulsní excitace byl při pokojové teplotě proměřen Youngův modul, smykový modul a bylo stanoveno Poissonovo číslo. V závěru práce byla naměřena také teplotní závislost Youngových modulů jednotlivých vzorků a na vzorcích tvaru tablet byla provedena rentgenová fázová analýza.  

Základní krystalickou fází mnoha současných dentálních kompozitů je leucit. Cílem dané práce je syntéza amorfního leucitového prekurzoru v hydrotermálních podmínkách s příměsí fluoridu vápenatého a následnou krystalizací tetragonálního leucitu. Teoretická část práce obsahuje stručný popis dentálních keramických materiálů, jejich historický vývoj, základní typy dentálních náhrad včetně surovinových zdrojů. Následuje informace o leucitu a jeho struktuře, vlastnostech a možných metodách jeho přípravy. V experimentální části je uveden použitý způsob syntézy amorfního leucitového prekurzoru v hydrotermálních podmínkách. Následně byl sledován vliv přídavku fluoridu vápenatého k amorfnímu nebo očkovanému prekurzoru na produkt následující kalcinace. Byl sledován vliv kalcinačních podmínek (doba a teplota) na množství syntetizovaného tetragonálního leucitu a vedlejších produktů. Cílem bylo zjistit, zda lze přídavkem fluoridu vápenatého ovlivnit teplotu krystalizace a čistotu konečného produktu. Bylo prokázáno, že přídavek CaF₂ mírně snížil krystalizační teplotu tetragonálního leucitu, jak u očkovaného, tak i u amorfního prekurzoru. Dále, že na množství vznikajícího kalsilitu mají větší vliv kalcinační podmínky a přítomnost očkovací látky než přídavek fluoridu vápenatého.  

Ramanova spektroskopie je analytická metoda, která využívá nepružného rozptylu při interakci dopadajícího záření s atomy a molekulami měřené látky. Výhodou metody je její nedestruktivnost, rychlost a možnost analýzy různých materiálů bez náročné přípravy vzorků. Proto se používá k charakterizaci složení a struktury pevných látek, kapalin, plynů, práškových vzorků i gelů. Experiment byl zaměřen na studium povrchu a povrchových vrstev na sklech. Předmětem experimentu byla modelová binární sodná a draselná skla s různým obsahem alkálií. Ramanovou spektroskopií byla popsána struktura uvedených systémů. Skla byla korodována v prostředí HCl. Pomocí Ramanovy spektroskopie byla zkoumána koroze z hlediska sktrukturních změn ve sklech. Byly změřeny hloubkové profily, které dokumentují rozsah koroze do hloubky skla. Bylo zjištěno, že koroze způsobuje depolymerizaci skla v povrchové vrstvě, což je možné vysvětlit odlivem alkálií způsobeným tvorbou korozních produktů na povrchu skla. Byl zdokumentován rozklad tříčlenných cyklů následkem koroze, což je zřejmé z poklesu intenzity D2 píku. Ze spekter je viditelná i změna úhlu Si-O-Si. Hloubkové profily dokázaly, že hloubky strukturních změn dosahují 6 – 10 µm.  

Optogenetika je nová optická metoda stimulace buněk v oboru neurologie, jejíž velkou předností, oproti předchozím metodám, je především přesné lokální a časové působení světla na neurony, a tím je buď cíleně stimuluje, nebo tlumí. Tato lékařská technika umožňuje léčit například poruchy zraku, sluchu, paměti a řadu dalších degenerativních poruch mozku. V mém experimentu byla, tavením v PtRh kelímku směsí oxidů a uhličitanů vybraných prvků, připravena nová laserová skla a byly proměřeny jejich absorpční a emisní vlastnosti. Připravená skla jsou slibným laserovým materiálem pro zdroje schopné generovat fotony o vhodné vlnové délce (energii) a intenzitě pro optogenetiku.

Charakterizace ultratenkých vrstev je jednou z analytických výzev a její potřeba souvisí s povrchovými úpravami materiálů. Díky interakci s prostředím probíhají na površích chemické změny vedoucí k tvorbě vrstev s pozměněným složením, strukturou a vlastnostmi. Koroze skla, speciálně její počáteční fáze, je modelovým příkladem. V mé práci jsem využívala metodu TOF-SIMS, která je implementovaná do FIB-SEM. Optimalizaci metody, tj. nalezení vhodných experimentálních podmínek (proud iontového svazku, velikost odprašované plochy, energie a proud nábojové kompenzace) jsem provedla pro systém TiO₂/sklo. Cílem bylo dosáhnout co nejlepšího hloubkového rozlišení. Bylo ukázáno, že optimalizace proudu iontového svazku (potlačení vlivu depozice při malých proudech, zamezení promíchávání iontů a nábojovým efektům při velkých proudech) v kombinaci se snížením jeho urychlovacího napětí při vhodné nábojové kompenzaci pomocí zdroje pomalých elektronů vede k hloubkovému rozlišení v řádu několika nanometrů (jednotek odprašovacích cyklů). Znalosti získané na dobře definovaném systému jsem využila pro sledování koroze na modelovém binárním sodno-křemičitém skle. Prokázalo se silné obohacení povrchu skel alkáliemi a potvrdil se vznik „krystalických útvarů“ bohatých na sodík, kyslík a hydroxid.