Studentská vědecká konference

Rychlý rozmach v oblasti elektroniky s sebou přináší velké požadavky na vývoj a zdokonalování nových elektronických součástek. Tyto požadavky jsou kladeny zejména na miniaturizaci a zvyšování jejich výkonu. Jednou z možností zlepšování vlastností materiálů je příprava kompozitů, které efektivně kombinují vlastnosti dvou či více vhodných materiálů. V mé práci se věnuji optimalizaci přípravy oxidových vrstev hydrotermálním růstem. Hydrotermální růst je poměrně nenáročný postup, který je zajímavou alternativou pro jiné metody vycházející z kapalné fáze jako je sol-gel, neboť jde o syntézu za relativně nízkých teplot. Tím se odemyká možnost použití teplotně citlivých materiálů jako součásti kompozitu. V této fázi práce byly vybrány oxidy BaTiO₃ a LiNbO₃, které mají fyzikální vlastnosti vhodné ke kombinaci s jinými funkčními materiály. Titaničitan barnatý je hojně využívaným materiálem ve výrobě kondenzátorů pro svou vysokou permitivitu, niobát lithný vykazuje zajímavé elektro-optické vlastnosti, pro které se využívá například ve vlnových modulátorech. Cílem práce byla optimalizace růstu těchto dvou materiálů z kovových vrstev deponovaných pomocí PVD na safírové substráty. Byl sledován vliv koncentrace a složení alkalického roztoku, přítomnost pevné fáze, teploty a doby reakce.

Tato práce se zabývá výzkumem antimikrobiálních vlastností nanočástic amorfního selenu. Nanočastice selenu byly připraveny redukcí pomocí kyseliny askorbové. Pro charakterizaci byly použity analytické metody, jako jsou Ramanova spektroskopie a rentgenová prášková difrakce. Antibakteriální účinky selenu byly testovány různými metodami. Následně se výzkum zaměřil na formulaci tekuté a polotuhé lékové formy.

YBCO disky jsou vyráběny růstem z taveniny metodou TSMG, během růstu ale vznikají u nezanedbatelné části disků defekty. Defektní disky z průmyslové výroby byly zpracovány skrze námi vyvinutou recyklační metodu a získaná recyklovaná surovina byla následně z 15 hm. %, 30 hm. % a 45 hm. % využita při výrobě částečně recyklovaných YBCO disků. Hlavním cílem bylo zjistit, jak různý obsah recyklované složky ovlivní růst krystalů a jejich výsledné vlastnosti. Analýzou mikrostruktury krystalů bylo zjištěno, že s přibývajícím obsahem recyklované složky klesá objem narostlého krystalu a roste četnost defektů v krystalu, což pak negativně ovlivňuje vlastnosti disku. Z těchto vlastností je klíčová hlavně maximální levitační síla, u které výsledky prokázaly pouze její minimální pokles při přidání 15 % a 30 % recyklované složky. Přidání 45 % recyklované složky snížilo levitační sílu disků kvůli větší četnosti defektů již znatelně. Dat o závislosti vlastností YBCO disků na množství přidané recyklované složky bude do budoucna možné využít pro optimalizaci složení prekurzorů v závislosti na typu aplikace výrobku.  

CrSBr patří do rodiny vrstevnatých materiálů, které se v poslední době „znovuobjevují“. K popisu fyzikálních a chemických vlastností došlo už v 90. letech, ale do centra zájmů se materiál dostal teprve nedávno. Využití CrSBr v bateriích se odvíjí od potřeby nových materiálů pro ukládání energie, pro tzv. energy storage. Chemická exfoliace různými činidly umožňuje kvantitativní oddělení jednotlivých vrstev od sebe, čímž je umožněna jejich interakce a podstatně se zvýší plocha aktivního povrchu materiálu. Exfoliovaný CrSBr byl charakterizován metodami XRD, SEM a Ramanovou spektroskopií. Suspenze vytvořená z materiálu byla nanesena na měděnou fólii, vysušena a z vrstvy byly vystřihnuty jednotlivé elektrody. Ty byly využity v lithium-iontových bateriích, u kterých byly charakterizované vztahy např. mezi specifickou kapacitou a počtem cyklů nebo napětím.

Práce se zabývá dekorativními tenkými vrstvami na bázi chromu připravenými metodou magnetronového naprašování pro využití v automobilovém průmyslu, zejména pro povlakování dílů z polymeru ABS (akrylonitrilbutadienstyren). Požadovaných vlastností jako je vzhled povlaků a jejich mechanická odolnost může být dosaženo optimalizací depozičních podmínek nebo pomocí příměsí (např. C, N, Si, O). Navíc je možné vrstvy kombinovat při přípravě multivrstevných struktur. V této práci jsme sledovali vliv depozičních podmínek na vlastnosti chromových tenkých vrstev deponovaných na ABS substrátu. Připravili jsme 3 série chromových tenkých vrstev metodou magnetronového naprašování s různými proměnnými parametry (pracovní tlak, elektrický výkon na terči, tloušťka vrstev). Pomocí konfokálního mikroskopu jsme studovali tloušťku vrstev, povrchovou drsnost a síť trhlin, kterou jsme následně kvantifikovali pomocí obrazové analýzy. U vybraných vzorků byla stanovena povrchová drsnost také metodou AFM. Odolnost vrstev proti abrazi jsme testovali vlastní navrženou zkouškou s využitím tribometru a brusného papíru. Pro studium barevnosti jsme použili spektrofotometricky měřené kolorimetrické parametry. Z výsledků je zřejmé, že měřené parametry jsou závislé především na pracovním tlaku při depozici.

Alumináty kovů alkalických zemin jsou díky svým kubickým strukturám vhodnými kandidáty pro přípravu transparentní keramiky, která může sloužit jako hostitelská matrice pro dopanty v luminiscenční aplikacích. Podle zamýšlené dopace však materiál musí splňovat nejen náročné požadavky na fázovou čistotu a materiálovou hustotu, ale zároveň je i nutné zhodnotit, má-li pro daný dopant oxidová matrice vhodnou symetrii krystalových poloh, nebo – v případě scintilačních aplikací – například vhodnou šířku zakázaného pásu. Kubické struktury vlastní aluminátům kovů alkalických zemin jsou právě při takových použitích výhodou, protože jejich izotropie přípravu transparentní keramiky usnadňuje. Ta se připravuje sofistikovanějšími metodami slinování, například SPS. Tato práce se zabývá přípravou aluminátů kovů alkalických zemin – Sr₃Al₂O₆ a Ba₃Al₂O₆ – s konečným cílem zpracovat je do formy transparentní keramiky. V práci byly porovnány metody přípravy prekurzorových prášků jednotlivých směsných oxidů – reakce v pevné fázi, reakční odpařování a sol-gel – a jejich vliv na fázové složení připravených prekurzorů. Dále pak byla zkoumána možnost využití metody SPS pro zpracování takto připravených prášků do formy denzní keramiky.