Tato bakalářská práce je zaměřena na optimalizaci tiskových parametrů pro 3D tisk syntetického elektroaktivního polymeru poly(vinylidenfluorid-trifluorethylen- chlortrifluorethylenu) z roztoku s dimethylsulfoxidem. Pro přípravu struktur byly použity 3D tiskové metody termoplastické a pneumatické extruze, u nichž byly sledovány parametry jako jsou teplota tisku, vytlačovací tlak a koncentrace polymeru v tištěném roztoku. Z provedených experimentů vyplývá, že použití vody jako špatného rozpouštědla umožňuje díky srážení polymeru přípravu stabilních vícevrstvých 3D objektů s porézní strukturou. Charakterizace tištěných struktur probíhala pomocí digitální a optické mikroskopie, skenovací elektronové mikroskopie, mikroskopie atomárních sil, infračervené spektroskopie a goniometrie. Výsledky ukazují zásadní vliv tiskových parametrů, složení tiskového roztoku a využití špatného rozpouštědla polymeru nejen v průběhu tisku, ale i při postprocesní úpravě pro tvorbu rozdílně strukturovaných povrchů.
Anotace v angličtině
This bachelor thesis is focused on the optimization of printing parameters for 3D printing of a synthetic electroactive polymer poly (vinylidene fluoride-trifluoroethylene- chlorotrifluoroethylene) from a solution with dimethyl sulfoxide. 3D printing methods of thermoplastic and pneumatic extrusion were used for the preparation of structures, in which parameters such as printing temperature, extrusion pressure and polymer concentration in the printed solution were monitored. Experiments show that the use of the poor solvent (water) as a precipitant allows the preparation of stable multilayer 3D objects with a porous structure. The characterization of the printed structures was performed using digital and optical microscopy, scanning electron microscopy, atomic force microscopy, infrared spectroscopy and goniometry. The results show a fundamental influence not only of the printing parameters, but also the composition of the printing solution and the use of the poor solvent not only during printing, but also during post-processing treatment to create differently structured surfaces.
Klíčová slova
Elektroaktivní polymer, poly(vinylidenfluorid-trifluorethylen- chlortrifluorethylen), strukturované povrchy, 3D tisk
Klíčová slova v angličtině
Electroactive polymer, poly (vinylidenefluoride-trifluoroethylene- chlorotrifluoroethylene), structured surfaces, 3D printing
Rozsah průvodní práce
68 (87 043 znaků s mezerami)
Jazyk
CZ
Anotace
Tato bakalářská práce je zaměřena na optimalizaci tiskových parametrů pro 3D tisk syntetického elektroaktivního polymeru poly(vinylidenfluorid-trifluorethylen- chlortrifluorethylenu) z roztoku s dimethylsulfoxidem. Pro přípravu struktur byly použity 3D tiskové metody termoplastické a pneumatické extruze, u nichž byly sledovány parametry jako jsou teplota tisku, vytlačovací tlak a koncentrace polymeru v tištěném roztoku. Z provedených experimentů vyplývá, že použití vody jako špatného rozpouštědla umožňuje díky srážení polymeru přípravu stabilních vícevrstvých 3D objektů s porézní strukturou. Charakterizace tištěných struktur probíhala pomocí digitální a optické mikroskopie, skenovací elektronové mikroskopie, mikroskopie atomárních sil, infračervené spektroskopie a goniometrie. Výsledky ukazují zásadní vliv tiskových parametrů, složení tiskového roztoku a využití špatného rozpouštědla polymeru nejen v průběhu tisku, ale i při postprocesní úpravě pro tvorbu rozdílně strukturovaných povrchů.
Anotace v angličtině
This bachelor thesis is focused on the optimization of printing parameters for 3D printing of a synthetic electroactive polymer poly (vinylidene fluoride-trifluoroethylene- chlorotrifluoroethylene) from a solution with dimethyl sulfoxide. 3D printing methods of thermoplastic and pneumatic extrusion were used for the preparation of structures, in which parameters such as printing temperature, extrusion pressure and polymer concentration in the printed solution were monitored. Experiments show that the use of the poor solvent (water) as a precipitant allows the preparation of stable multilayer 3D objects with a porous structure. The characterization of the printed structures was performed using digital and optical microscopy, scanning electron microscopy, atomic force microscopy, infrared spectroscopy and goniometry. The results show a fundamental influence not only of the printing parameters, but also the composition of the printing solution and the use of the poor solvent not only during printing, but also during post-processing treatment to create differently structured surfaces.
Klíčová slova
Elektroaktivní polymer, poly(vinylidenfluorid-trifluorethylen- chlortrifluorethylen), strukturované povrchy, 3D tisk
Klíčová slova v angličtině
Electroactive polymer, poly (vinylidenefluoride-trifluoroethylene- chlorotrifluoroethylene), structured surfaces, 3D printing
Zásady pro vypracování
Vypracujte literární rešerši na téma vlastností a aplikací feroelektrických polymerů.
Pomocí dostupných 3D tiskáren připravte 3D struktury z polyvinyliden fluoridu.
Připravené struktury charakterizujte pomocí dostupných laboratorních technik.
Výsledky přehledně diskutujte a uveďte hlavní závěry.
Zásady pro vypracování
Vypracujte literární rešerši na téma vlastností a aplikací feroelektrických polymerů.
Pomocí dostupných 3D tiskáren připravte 3D struktury z polyvinyliden fluoridu.
Připravené struktury charakterizujte pomocí dostupných laboratorních technik.
Výsledky přehledně diskutujte a uveďte hlavní závěry.
Seznam doporučené literatury
Rajabi, A.H.; Jaffe, M.; Arinzeh, T.L. Piezoelectric materials for tissue regeneration. Acta Biomater.2015, 24, 12–23, doi:10.1016/j.actbio.2015.07.010.
Diaz Lantada, A.; Morgado, P. Rapid Prototyping for Biomedical Engineering: Current Capabilities and Challenges. Annu. Rev. Biomed. Eng.2012, 14, 73–96, doi:10.1146/annurev-bioeng-071811-150112.
Polymer Surface Characterization; Sabbatini, L., Ed.; De Gruyter, 2014; ISBN 978-3-11-028811-7.
Seznam doporučené literatury
Rajabi, A.H.; Jaffe, M.; Arinzeh, T.L. Piezoelectric materials for tissue regeneration. Acta Biomater.2015, 24, 12–23, doi:10.1016/j.actbio.2015.07.010.
Diaz Lantada, A.; Morgado, P. Rapid Prototyping for Biomedical Engineering: Current Capabilities and Challenges. Annu. Rev. Biomed. Eng.2012, 14, 73–96, doi:10.1146/annurev-bioeng-071811-150112.
Polymer Surface Characterization; Sabbatini, L., Ed.; De Gruyter, 2014; ISBN 978-3-11-028811-7.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Studentka představila komisi výsledky své bakalářské práce. Poté byla komise seznámena s posudky a hodnocením vedoucího a oponenta (hodnocení vedoucího: A - výborně, hodnocení oponenta: B - velmi dobře). V rámci posudků byly studentce položeny následující dotazy oponenta: doc. Ing. Antonín Minařík, Ph.D. - 1) Byla testována funkčnost tištěných struktur z hlediska jejich elektroaktivity? Pokud ne, co by bylo nezbytné udělat, aby zpracovávaný PVDF-TrFe-CTFE vykazoval definované vlastnosti dané jeho výrobcem? 2) Co zapříčiňuje výrazné změny v hodnotách kontaktních úhlů smáčení vodou u rozdílných typů mřížek? Bylo zajištěno, že v případě tyto mřížky neobsahují zbytkové množství DMSO? Byl povrch vláken tvořících mřížku dostatečné pro charakterizaci kontaktního úhlu smáčení vodu? Jaký objem měla kapka vody použitá pro měření kontaktního úhlu smáčení vodou? ZODPOVĚZENY ZCELA. Poté byla vedena diskuze o bakalářské práci, během které byly jednotlivými členy komise položeny následující dotazy: doc. Mráček - U jedné z připravených struktur tvrdíte, že materiál má větší krystalinitu. Jak jste tuto charakteristiku změřila? OTÁZKA ZCELA ZODPOVĚZENA. Prof. Slobodian - Je rozdíl mezi PVDF a PTFE? Jaký jste použila tisk? Co znamená piezoelektrický? OTÁZKY ZCELA ZODPOVĚZENY. Prof. Ponížil - Jakým způsobem lze zjistit krystalinitu polymeru? OTÁZKA ZCELA ZODPOVĚZENA. doc. Nevěčná - Proč byl vybrán průměr 1:2,3, resp. 1:6,8?OTÁZKA ZCELA ZODPOVĚZENA. Dr. Mrázek - Jaký je rozdíl mezi digitální mikroskopií a optickou mikroskopií? OTÁZKA ZCELA ZODPOVĚZENA.