Zatímco je proces elektrického zvlákňování (EZ) všeobecně dobře znám, postupy a fyzikální jevy, které tento proces doprovázejí, nejsou ještě zcela prozkoumány.
Jednou z těchto oblastí je interakce zvlákňování s vnějšími poli (elektrickým, magnetickým, elektromagnetickým). Experimenty s elektrickým a magnetickým polem se již v odborné literatuře objevily. Jediné, co zatím nebylo odzkoušeno, je pokus, při kterém by na elektrické zvlákňování působilo elektromagnetické pole. Pouze v jediném článku (Hyun, Pol.Journal, 2014), ve kterém se něčím podobným zabývali, autoři však mikrovlnné pole používali na již hotová polymerní nanovlákna.
Tato práce se zabývá sestavením jednoduchého experimentálního zařízení, pomocí kterého by se daly vlivy elektromagnetického pole na EZ pozorovat.
Nejjednodušeji získatelným zdrojem mikrovlnného pole byl magnetron, který se používá v mikrovlnných troubách (MT). Proto se do prostoru MT vestavěla aparatura pro EZ a tímto postupem bylo zvlákněno několik druhů polymerů.
Výsledné vzorky byly charakterizovány pomocí skenovací elektronové mikroskopie (SEM), krystalografické analýzy a proces zvlákňování byl natáčen HD kamerou.
Anotace v angličtině
Electrospinnig is generally well-known, but physical phenomena which can be observed during this process as well as other possible approaches to electrospinning haven't been fully described.
It includes interaction of electrospinnig with external fields (electric, magnetic and electromagnetic). Some previous experiments with electric and magnetic field can be found in the literature, but experiment with electromagnetic field hasn't been studied at all. There can be found only one study, which deals with similar topic (Hyun, Pol.Journal, 2014). The resarchers used microwave irradiation on already prepared nanofibers.
For the purpose of this study was built a simple experimental device, which allowed us observation of impact of the electromagnetic field on the electrospinning.
The easiest way to obtain source of microwave irradiation was a magnetron commonly used in the microwave ovens (MO). Hence there was electrospinnig device built into the MO and nanofibers of several polymers were produced.
Samples were characterized with scanning electron microscope, crystallinity with diferrential scanning calorimetry (DSC). The process was also captured by HD camera.
Fibers has sligthly changed accordingly to. The structure was always similar, but theirs diameter has changed. DSC also didn't show any difference in the crystallinity of fibers with or without treatment. Observation with HD camera showed that charged fibers were directed to the charging collector.
Klíčová slova
elektrospinning, elektrické zvlákňování, elektromagnetické pole, mikrovlny, nanovlákna, polymer
Zatímco je proces elektrického zvlákňování (EZ) všeobecně dobře znám, postupy a fyzikální jevy, které tento proces doprovázejí, nejsou ještě zcela prozkoumány.
Jednou z těchto oblastí je interakce zvlákňování s vnějšími poli (elektrickým, magnetickým, elektromagnetickým). Experimenty s elektrickým a magnetickým polem se již v odborné literatuře objevily. Jediné, co zatím nebylo odzkoušeno, je pokus, při kterém by na elektrické zvlákňování působilo elektromagnetické pole. Pouze v jediném článku (Hyun, Pol.Journal, 2014), ve kterém se něčím podobným zabývali, autoři však mikrovlnné pole používali na již hotová polymerní nanovlákna.
Tato práce se zabývá sestavením jednoduchého experimentálního zařízení, pomocí kterého by se daly vlivy elektromagnetického pole na EZ pozorovat.
Nejjednodušeji získatelným zdrojem mikrovlnného pole byl magnetron, který se používá v mikrovlnných troubách (MT). Proto se do prostoru MT vestavěla aparatura pro EZ a tímto postupem bylo zvlákněno několik druhů polymerů.
Výsledné vzorky byly charakterizovány pomocí skenovací elektronové mikroskopie (SEM), krystalografické analýzy a proces zvlákňování byl natáčen HD kamerou.
Anotace v angličtině
Electrospinnig is generally well-known, but physical phenomena which can be observed during this process as well as other possible approaches to electrospinning haven't been fully described.
It includes interaction of electrospinnig with external fields (electric, magnetic and electromagnetic). Some previous experiments with electric and magnetic field can be found in the literature, but experiment with electromagnetic field hasn't been studied at all. There can be found only one study, which deals with similar topic (Hyun, Pol.Journal, 2014). The resarchers used microwave irradiation on already prepared nanofibers.
For the purpose of this study was built a simple experimental device, which allowed us observation of impact of the electromagnetic field on the electrospinning.
The easiest way to obtain source of microwave irradiation was a magnetron commonly used in the microwave ovens (MO). Hence there was electrospinnig device built into the MO and nanofibers of several polymers were produced.
Samples were characterized with scanning electron microscope, crystallinity with diferrential scanning calorimetry (DSC). The process was also captured by HD camera.
Fibers has sligthly changed accordingly to. The structure was always similar, but theirs diameter has changed. DSC also didn't show any difference in the crystallinity of fibers with or without treatment. Observation with HD camera showed that charged fibers were directed to the charging collector.
Klíčová slova
elektrospinning, elektrické zvlákňování, elektromagnetické pole, mikrovlny, nanovlákna, polymer
1. Seznamte se se způsoby vytváření nanovláken pomocí elektrického zvlákňování a ovlivňování jejich struktury a trajektorie pohybu v prostoru.
2. Seznamte se se způsoby zobrazování rozložení elektromagnetického pole.
3. Seznamte se s funkcí magnetronu jako generátoru mikrovlnného elektromagnetického pole.
4. Navrhněte a proveďte experiment s elektrickým zvlákňováním v mikrovlnném elektromagnetickém poli.
5. Experiment vyhodnoťte, výsledky diskutujte a navrhněte způsoby dalšího řešení problematiky.
Zásady pro vypracování
1. Seznamte se se způsoby vytváření nanovláken pomocí elektrického zvlákňování a ovlivňování jejich struktury a trajektorie pohybu v prostoru.
2. Seznamte se se způsoby zobrazování rozložení elektromagnetického pole.
3. Seznamte se s funkcí magnetronu jako generátoru mikrovlnného elektromagnetického pole.
4. Navrhněte a proveďte experiment s elektrickým zvlákňováním v mikrovlnném elektromagnetickém poli.
5. Experiment vyhodnoťte, výsledky diskutujte a navrhněte způsoby dalšího řešení problematiky.
Seznam doporučené literatury
[1] SIROTINSKY, L.I.: Technika vysokého napětí. 1. vyd. Praha: SNTL, 1956. 449 s.
[2] MUSIL, J., F. ŽÁČEK: Mikrovlnné měření komplexní permitivity ve volném prostoru. 1. vyd. Praha: Academia, 1980. 232 s.
[3] Biolek, Michal: Vývoj a konstrukce modelového zařízení mikrovlnné jednotky: diplomová práce. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta technologická, 2006. 80. s. Vedoucí diplomové práce Zdeněk Dvořák.
[4] Hyun Ju Oh, Song Hee Han, Seong Su Kim: A Novel Method for a High-Strength Electrospun Meta-Aramid Nanofiber by Microwave Treatment. Journal of Polymer Science, April 2014, vol. 52, no. 12, p. 807-814.
[5] Lukáš, D., A. Sarkar, L. Martinová, K. Vodseďálková, D. Lubasová, J. Chaloupek, P. Pokorný, P. Mikeš, J. Chvojka, M. Komárek: Physical principles of electrospinning, Textile progres, 2009, Vol. 41, No. 2, 59 140, ISBN-13:978-0-415-55823-5.
Seznam doporučené literatury
[1] SIROTINSKY, L.I.: Technika vysokého napětí. 1. vyd. Praha: SNTL, 1956. 449 s.
[2] MUSIL, J., F. ŽÁČEK: Mikrovlnné měření komplexní permitivity ve volném prostoru. 1. vyd. Praha: Academia, 1980. 232 s.
[3] Biolek, Michal: Vývoj a konstrukce modelového zařízení mikrovlnné jednotky: diplomová práce. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta technologická, 2006. 80. s. Vedoucí diplomové práce Zdeněk Dvořák.
[4] Hyun Ju Oh, Song Hee Han, Seong Su Kim: A Novel Method for a High-Strength Electrospun Meta-Aramid Nanofiber by Microwave Treatment. Journal of Polymer Science, April 2014, vol. 52, no. 12, p. 807-814.
[5] Lukáš, D., A. Sarkar, L. Martinová, K. Vodseďálková, D. Lubasová, J. Chaloupek, P. Pokorný, P. Mikeš, J. Chvojka, M. Komárek: Physical principles of electrospinning, Textile progres, 2009, Vol. 41, No. 2, 59 140, ISBN-13:978-0-415-55823-5.
Přílohy volně vložené
CD
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Průběh obhajoby je zveřejněn pouze přihlášenému uživateli.