Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: Aluminijeve pene se še uveljavljajo na področju modernega inženirstva. Uporabljajo se tam, kjer se zahtevajo lahke konstrukcije, ki morajo prenašati mehanske in termične obremenitve ali imeti sposobnost absorpcije udarne energije. Elementi iz aluminijevih pen, npr. kompozitni sendvič paneli, imajo običajno porozno jedro, ki ga obdaja tanka plast neporozne zunanje površine. Ta plast bistveno vpliva na mehanske lastnosti elementa, ima pa tudi funkcijo zaščite notranjosti pred vplivi okolice. Mehanska obdelava z odrezovanjem povzroči deformacijo zunanje neporozne površine, kar ima praviloma za posledico zmanjšanje trdnostnih lastnosti in izpostavljenost notranje strukture vplivom iz okolice. V disertaciji je opisana mehanska obdelava z odrezovanjem in preoblikovanjem različnih vzorcev zaprto-celičnih aluminijevih pen. V prvem delu so bili izvedeni mehanski postopki obdelave struženja, rezkanja, vrtanja in enotočkovnega inkrementalnega preoblikovanja vzorcev penjenih v kalup. Ti vzorci so imeli porozno jedro in tanko plast zunanje neporozne površine. Z odrezovanjem je bila ta plast odstranjena, s čimer so bile zmanjšane tlačne lastnosti, obdelana površina je postala porozna ter mersko nenatančna. Boljši rezultati so bili doseženi s postopkom enotočkovnega inkrementalnega preoblikovanja. S tem postopkom so bile na površini, brez porušitve, izdelane enostavne oblike kot so žlebovi, utori itd. V drugem delu so bile izvedene raziskave inkrementalnega preoblikovanja in tornega valjanja vzorcev štirih različnih aluminijevih pen, s porozno zunanjo površino. Vzorci so se razlikovali po gostoti, velikosti celic in metalurški sestavi. Izdelani so bili na tračni žagi z minimalno deformacijo površine. Za obdelavo s preoblikovanjem je bilo uporabljeno orodje iz karbidne trdine, ki je delovalo s čelnim ali bočnim delom. Vsak vzorec je bil obdelan s točno določenimi pogoji obdelave (globino preoblikovanja, podajalno hitrostjo in številom vrtljajev orodja). Obdelana površina je bila naknadno obarvana, za doseganje boljšega kontrasta med poroznim in neporoznim delom površine. Izdelane so bile digitalne fotografije obdelane površine in analizirane s pomočjo programske opreme ter pragovnega algoritma. Za vsak vzorec je bila glede na referenčne, neobdelane vzorce, izračunana sprememba površinske pozornosti. S pomočjo metode odzivnih površin je bil določen vpliv parametrov obdelave na poroznost obdelane površine. Iz rezultatov preizkusov je bilo ugotovljeno, da ima število vrtljajev največji, podajalna hitrost po najmanjši vpliv na zmanjšanje površinske poroznosti. V nadaljevanju so bile izmerjene in analizirane obdelovalne sile ter debelina sloja deformirane površine. Izvedeni so bili tlačni preizkusi obdelanih vzorcev, s katerimi je bil določen vpliv obdelane površine na tlačno trdnost, ki predstavlja področje konstantne napetosti v - diagramu. Tlačne lastnosti obdelanih vzorcev, katerim je bila zaradi deformacije površine zmanjšana površinska poroznost, so se bistveno povečale. Ugotovljeno je bilo, da je debelina deformirane površine odvisna od preoblikovalnih lastnosti materiala aluminijevih pen. Pri vzorcih z višjo stopnjo čistosti aluminija je bila deformirana plast debelejša, kar je, dokazano s preizkusi, pomenilo višjo stopnjo tlačne trdnosti. S celotno raziskavo je bilo ugotovljeno ter dokazano, da je elementom, izdelanim s postopki odvzemanja materiala, mogoče povečati tlačno trdnost ter zmanjšati zarezne učinke, z naknadnimi preoblikovalnimi postopki kot sta inkrementalno preoblikovanje in torno valjanje. Takšno kombinacijo obdelovalnih postopkov, ki se lahko izvajajo na istem stroju, je smiselno uporabiti pri maloserijski proizvodnji izdelkov, pri čemer se kot surovec uporabijo palice, bloki ali pločevina iz aluminijaste pene.
Ključne besede: aluminijeva pena, zaprto-celična pena, mehanska obdelave, površinska poroznost, inkrementalno preoblikovanje, torno valjanje, mehanske lastnosti
Objavljeno v DKUM: 04.05.2023; Ogledov: 66; Prenosov: 6
Celotno besedilo (14,14 MB)

Opis: V tej doktorski disertaciji je predstavljena celovita eksperimentalna analiza odpovedi in akustičnega obnašanja S-polimernih zobnikov. Analizirani zobniki, izdelani iz dveh polimerov (POM in PA66), pogosto uporabljenih v proizvodnji zobnikov, so bili obdelani s standardiziranim rezalnim orodjem, nato pa preučeni in primerjani s standardiziranimi evolventnimi zobniki (E-zobniki) na namensko izdelani napravi za preskušanje zobnikov, ki omogoča stalno nastavljanje navora z uporabo pogonskega in zavornega asinhronskega elektromotorja. Eksperimentalno preskušanje je potekalo pod različnimi zunanjimi obremenitvami zobniškega para (navora) do končne okvare, ki se je pojavila v naslednjih treh različnih oblikah: zlom korena zoba, deformacija zoba ali taljenje zoba. Poleg tega so bile vključene osnovne karakteristike za ocenjevanje zajemanja hrupa med delovanjem, kar je še posebej pomembno, kadar se pričakuje zmanjšanje hrupa ob uporabi polimernih zobnikov. Izmerjeni signali so bili analizirani v časovnem in frekvenčnem prostoru, ravni akustične aktivnosti pa so bile medsebojno primerjane. Eksperimentalni rezultati so pokazali, da so ravni zvočnega tlaka zobnikov sorazmerne z velikostjo navora. Primerjava rezultatov je pokazala, da S-ozobje izkazuje boljšo nosilnost kot E-zobniki pri veliki obremenitvi in mehkejšem materialu zobnikov (POM), kjer lahko povišana temperatura znatno vpliva na taljenje zob zobnikov. Na področju ocenjevanja hrupa je analiza pokazala nekatere prednosti S- zobnikov v primerjavi z E- zobniki. V zvezi s tem je bilo ugotovljeno, da so S- zobniki primernejši za zmanjšanje hrupa zobniških pogonskih sistemov pri normalni obremenitvi in tipični pogonski hitrosti.
Ključne besede: S-zobniki, polimerni zobniki, preizkusi zobnikov, odpoved zobnikov, zvočna analiza, akustika
Objavljeno v DKUM: 04.01.2023; Ogledov: 189; Prenosov: 29
Celotno besedilo (7,11 MB)

Opis: Gorivne celice so obetavne naprave za neposredno pretvorbo kemijske energije v električno s potencialno aplikacijo na številnih področjih, vendar komercializacijo trenutno najbolj razvitih vodikovih gorivnih celic ovira visok strošek nekaterih komponent, kot so katalizatorji na osnovi platine. Kot ekonomsko bolj ustrezna alternativa se razvijajo alkalne gorivne celice (AAEMFC), ki kot trdni polielektrolit med elektrodama uporabljajo anionsko izmenjevalno membrano (AEM). Trenutne komercialno razpoložljive AEM, so drage in osnovane na sintetičnih polimerih, njihova priprava pa je navadno kompleksna in okolju neprijazna, kar nakazuje na potrebo po razvoju novih visoko učinkovitih, preprostih za pripravo, okolju prijaznih in ekonomsko sprejemljivih AEM. Doktorska disertacija se osredotoča na razvoj novih biopolimernih AEM na osnovi hitozana (CS) z organskimi vključki nanofibrilirane celuloze (CNF), funkcionalizirane CNF (CNF(D) in CNF(P)) in anorganskega N-dopiranega grafenovega oksida (N-GO). Funkcionalizacijo CNF z namenom uvedbe pozitivnega naboja, ki ga prispevajo kvaterne dušikove skupine, smo izvedli z uporabo organosilanskega reagenta DMAOP in polikationskega reagenta PDDA ter dobljene produkte CNF(D) in CNF(P), uporabne kot vključke, analizirali z metodami ATR-FTIR, 13C NMR in 29Si spektroskopijo, FE-SEM, TGA, DSC analizo, meritvami zeta potenciala in s polielektrolitsko titracijo, ter jih vključili v CS membrane. Za izbiro najobetavnejših AEM za vključitev v AAEMFC smo uporabili eksperimentalni načrt in pripravili serije CS membran s posameznimi vključki, ki smo jih okarakterizirali glede na ionsko prevodnost, kapaciteto ionske izmenjave, prehajanje goriva, navzemanje alkalije in nabrekanje, ter jih analizirali z metodami ATR-FTIR, SEM, TGA, XRD in določili mehanske lastnosti. S celičnim testom najobetavnejših AEM v AAEMFC smo ugotovili, da imajo pripravljene CS membrane z vključki N-GO (Pmax = 149 mW cm-2), CNF (Pmax = 62 mW cm-2), CNF(P) (Pmax = 62 mW cm-2) ter kombiniranima CNF in CNF(P) (Pmax = 65 mW cm-2) višje Pmax, kot komercialna membrana Fumatech (Pmax = 35 mW cm-2), s čimer smo identificirali njihov potencial za uporabo v AAEMFC.
Ključne besede: alkalna gorivna celica, anionsko izmenjevalna membrana, hitozan, vključki, nanofibrilirana celuloza, grafenov oksid
Objavljeno v DKUM: 10.11.2022; Ogledov: 225; Prenosov: 58
Celotno besedilo (11,45 MB)

Opis: Biocompatible polysaccharide scaffolds with controllable pore size, good mechanical properties, and no hazardous chemical crosslinkers are desirable for long-term tissue engineering applications. Despite decades of development of novel scaffolds, there are still many challenges to be solved regarding their production and optimization for specifically engineered tissues. Herein, we have fabricated several three-dimensional (3D) scaffolds using polysaccharide or polysaccharide-protein composite hydrogels or inks for 3D printing, featuring strong shear thinning behavior and adequate printability. The inks, composed of various combinations of chitosan, nanofibrillated cellulose, carboxymethyl cellulose, collagen, and citric acid, were 3D printed, freeze-dried, and dehydrothermally heat-treated to obtain dimensionally and mechanically stable scaffolds. The heat-assisted step induced the formation of covalent amide and ester bonds between the functional groups of chosen polysaccharides and protein collagen. Citric acid was chosen as a non-hazardous and „green” crosslinker to further tailor the mechanical properties and long-term stability of the scaffolds. We have investigated how the complexation conditions, charge ratio, dehydrothermal treatment, and degree of crosslinking influence the scaffolds' chemical, surface, swelling, and degradation properties in the dry and hydrated states. The compressive strength, elastic modulus, dimensional stability and shape recovery of the (crosslinked) scaffolds increased significantly with balanced charge ratio, dehydrothermal treatment, and increased concentrations of citric acid crosslinker and collagen concentrations. The prepared crosslinked scaffolds promoted (clustered) cell adhesion and showed no cytotoxic effects, as determined by cell viability assays and live/dead staining with human bone tissue-derived osteoblasts and human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells. The water-based and non-hazardous crosslinking methods presented here can be extended to all polysaccharide- or polysaccharide-protein-based materials to develop cell-friendly scaffolds with tailored properties suitable for various tissue engineering applications.
Ključne besede: chitosan, carboxymethyl cellulose, nanofibrillated cellulose, citric acid, collagen, freeze drying, 3D printing, dehydrothermal treatment
Objavljeno v DKUM: 11.10.2022; Ogledov: 228; Prenosov: 47
Celotno besedilo (33,63 MB)

Opis: V doktorski raziskavi so bile karakterizirane visokohitrostne mehanske lastnosti novih celičnih metamaterialov z osnosimetrično avksetično kiralno strukturo, katerih geometrija temelji na tridimenzionalni štiri kiralni kvadratni enotski celici z ukrivljenimi medceličnimi povezavami sinusne oblike in prostorsko gradiranostjo v radialni smeri. Z napredno dodajalno tehnologijo 3D tiskanja so bili izdelani vzorci treh različnih osnosimetričnih geometrijskih struktur z različnimi relativnimi gostotami. Za celovito mehansko karakterizacijo v vseh obremenitvenih režimih (kvazi statičnem, prehodno dinamičnem in visokohitrostnem) so bile uporabljene napredne eksperimentalne in računalniško simulacijske metode, s katerimi so bile zajete vse deformacijske faze celičnih metamaterialov, in sicer: začetna faza, plato faza in faza zgoščevanja. S predhodno študijo odziva kiralnih preizkušancev je bilo ugotovljeno, da klasično SHPB preizkuševališče ne omogoča celovite visokohitrostne karakterizacije celičnih metamaterialov, zato je bila izvedena nadgradnja obstoječega SHPB preizkuševališča v preizkuševališče direktnega udarca DIHB. Ustrezno delovanje DIHB preizkuševališča je bilo potrjeno z mehansko karakterizacijo uveljavljene odprto celične kovinske pene m-pore®. Z vpeljavo optične metode sledenja digitalnih slik (DIC) je bila dosežena višja stopnja natančnosti eksperimentalnih opazovanj, ki je omogočila določitev polj pomikov, specifičnih deformacij in Poissonovih razmerij v vseh obremenitvenih režimih na mezo nivoju. Ustrezno potrjeno DIHB preizkuševališče je bilo uporabljeno za obsežno mehansko karakterizacijo novih osnosimetričnih metamaterialov pri različnih deformacijskih režimih. Dokazan je bil vpliv deformacijske hitrosti na utrjevanje metamateriala zaradi vpliva mikrovztrajnosti. Dokazano je bilo, da je lahko z gradirano notranjo kiralno strukturo osnosimetričnih celičnih metamaterialov dosežen konstanten napetostni plato brez oscilacij in postopoma naraščajoče Poissonovo razmerje. Obenem je bila opredeljena tudi geometrijska struktura z najvišjim avksetičnim odzivom, najvišjo togostjo glede na relativno gostoto strukture in najmanjšimi napetostnimi oscilacijami v plato fazi.
Ključne besede: celični metamateriali, prostorsko gradirana gostota, SHPB, visokohitrostna deformacija, test direktnega udarca, DIC, računalniške simulacije
Objavljeno v DKUM: 19.09.2022; Ogledov: 298; Prenosov: 108
Celotno besedilo (10,64 MB)