Témata prací

Téma je zaměřeno na drony typu kvadrikoptéra a dron s kolovým podvozkem. Cílem tématu je vyvinout řešení umožňující osadit komerčně dostupné drony sestavou chemických senzorů plynů (jedovatých-škodlivých látek) a systémem dálkového přenosu dat z těchto senzorů. V rámci tématu se bude řešit možné nasazení dronů složkami integrovaného záchranného systému bezpečnostních složek ČR.

Aerogely jsou pevné látky s vysoce nízkou hustotou a obrovskou porozitou. V praxi je jejich největší využití v oblasti tepelných izolací – např NASA používá Aerogel pro tepelné izolace raket. Aerogely je možné vytvářet pomocí procesu superkritického sušení i z materiálů perspektivních pro detekci plynů. Téma je zaměřeno jak na přípravu a využití aerogelu na bázi SiO2 jako nosiče, tak i na tvorbu aerogelů z materiálů nových přímo použitelných pro detekci plynů.

Metodami využívající depozice látek ve vakuu, anebo pomocí laseru je možné připravit kovy absorbující majoritu dopadajícího záření. K absorpci záření dochází v důsledku nanostrukturování povrchu. Dopadající paprsky se opakovaně odráží v nanostrukturovaném povrchu až dojde k jejich pohlcení. Velkého povrchu černých kovů a jejich interakci se světlem můžeme efektivně využít pro vývoj nových senzorů plynů.

Princip tranzistoru typu FET je možné využít pro detekci plynů. Koncentrace plynu pak funguje jako vstup – Gate/hradlo tranzistoru. Aktuálně je tento princip využíván ve spojení s moderními perspektivními materiály ve formě nanodrátů, nanotrubic a 2D materiálů k přípravě vysoce citlivých senzorů plynů. Cílem tématu je příprava tranzistoru ChemFET.

U řady PILs přenášejí náboj pouze ionty jednoho znaménka (typ kationt – polyaniont nebo naopak polykationt – aniont). Pokud se týče zpracovatelnosti, PILs jsou relativně snadno syntetizovatelné z dostupných prekurzorů a výsledné polymery se nanášejí na podložky "mokrou cestou" tedy dip-coatingem nebo spin-coatingem, takže celkově lze konstatovat, že jejich syntéza a formování do tenkých vrstev jsou levné technologie. Student se v rámci řešení práce bude věnovat syntéze PILs a připraví z nich citlivé vrstvy senzorů detekujících plyny. Následně bude charakterizovat parametry takto připravených senzorů (citlivost, selektivita, mez detekce, dynamika odezvy) při detekci různých analytů.

Pro vývoj nízkoprahových detektorů toxických látek je nezbytná dostupnost kalibračních směsí s nízkou definovanou koncentrací analytu. Vzhledem k obtížnosti uchovávání takovýchto směsí v zásobnících se často volí dynamické metody přípravy. Jednou z nich je definovaná permeace toxické látky z temperované patrony do proudu ředicího plynu. V rámci bakalářské práce si student vyzkouší přípravu vzorků permeační metodou na profesionálním systému OwlStone a gravimetrické stanovení koncentrace výsledné směsi.

Pro chemirezistor, jako polovodičový senzor, je důležité stabilizovat jeho pracovní bod, zejména stabilizovat jeho teplotu a tím minimalizovat drift jeho nulové linie. Cílem práce je navrhnout a realizovat jednak jednoduchý analogový stabilizační obvod, jednak stabilizační obvod s mikrořadičem; proměřit jejich chování a porovnat jejich možnosti, výhody a nevýhody.

Při testování možností a vlastností chemirezistorů je důležitou a značně pracnou součástí práce příprava testovacích směsí plynů. Jednou z možných variant přípravy je kontinuální či dávkové míchání vzorků pomocí TMFC (Temperature Mass Flow Controller). Cílem práce je oživit komunikaci TMFC s počítačem, navrhnout a realizovat SW pro míchání testovacích směsí a ověřit funkčnost takovéto přípravy.

Pulzní laserové žíhání je metoda vhodná pro přesné ladění vlastností tenkých vrstev. Vrstvy mohou být naneseny na flexibilních substrátech, jež nejsou teplotně odolné. Optimalizací této metody lze docílit aktivaci a zlepšení fluorescenčních vlastností u nanostrukturovaných oxidových tenkých vrstev dopovaných kovy vzácných zemin, které jsou vhodné pro aplikace v optoelektronice a pro pokročilé chemické senzory umožňujících optickou detekci (např. senzory koncentrace kyslíku v potravinářských obalech). Pro přesné řízení procesu laserového žíhání může být s výhodou využit systém in-situ monitorování optických vlastností.