Bachelor's Thesis

Study of electrical properties of ionic liquids for tribological applications

Final Thesis 2.44 MB

Author of thesis: David Bauer

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jan Pospíšil, Ph.D.

Reviewer: Ing. Stevan Gavranović, Ph.D.

Abstract:

This bachelor’s thesis focuses on the study of the electrical properties of ionic liquids for tribological applications. The theoretical section deals with ionic liquids themselves, the characterization of their properties, and, in particular, the tribological applications of ionic liquids, which are currently widely used in practice. In the experimental section, solutions of the BMIM-TFB (1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate) ionic liquid were prepared at various concentrations. These solutions were subjected to measurements of their thermal, electrical, and dielectric properties. As part of the experimental determination of electrical and dielectric properties, measurements were performed at a constant temperature and to assess the effect of rotational speed on the measured properties. Additionally, the effect of temperature on the electrical properties of the ionic liquid was investigated.

Keywords:

Ionic liquids, BMIM-TFB (1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate), Organic elektrochemical transistors, current-voltage characteristics, tribology

Date of defence

08.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Obhajoba bakalářské práce proběhla podle následujícího schématu: prezentace studenta-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Student přednesl velmi dobrý výtah výsledků své bakalářské práce, zodpověděl dotazy oponentské i členů komise, reagoval na připomínky k práci. V diskusi tak student prokázal velmi dobrou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky bakalářské práce. Komise, s uvážením hodnocení v posudku a vyjádření vedoucí/ho, zhodnotila jeho bakalářskou práci celkově jako velmi dobrou. Veselý: Jak je to s toxikologickými riziky studovaných materiálů? Jak to případně ovlivňuje aplikační příležitoati? Vala: Jaký je kontext a motivace vaší práce? Jaká byla metodika měření? Je věcně správné mluvit o „prostorovém náboji“ v případě iontových kapalin?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Chemistry and Chemical Technologies (BPCP_CHCHTE)

Composition of Committee

prof. Ing. Martina Klučáková, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Vojtěch Enev, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Martin Vala, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jan Pospíšil, Ph.D.

Student David Bauer se v průběhu svého bakalářského studia zabýval studiem vlastností iontových kapalin s možností jejich využití v tribologických aplikacích, konkrétně se jednalo o iontovou kapalinu s označením BMIM-TFB. Tato práce navázala na podpořený projekt Grantovou agenturou České republiky s názvem „Vliv elektrického pole na utváření mazacího filmu iontových kapalin v elastohydrodynamickém kontaktu“ z roku 2025. Jak již samotné zaměření práce a projektu napovídá, student se zabýval zejména měřením elektrických vlastností dané iontové kapaliny, a to jak ve stacionárním stavu, tedy vlastnosti samotné iontové kapaliny, tak i ve speciálně navržené aparatuře pro studium reologických vlastností a vlivu působících sil a elektrického pole. Dalším studovaným jevem byl vliv teploty na studium daných parametrů, a tento vliv teplotního pole následně student zobrazoval v 3D grafech, což občas může ztěžovat jejich přehlednost a orientaci v nich. Z odevzdané práce, zejména pak z její experimentální části, vyplývá, že student musel věnovat značné množství času nejen studiu dané metodiky, ale také laboratoři, kde provedl celou řadu zajímavých experimentů. Pokud mám hodnotit celkový přístup, pak s prací svého bakalářského studenta jsem zcela spokojen, neboť do laboratoří chodil pravidelně a konzultací využíval řádně. Závěrečnou práci studenta Davida Bauera hodnotím velmi pozitivně a klasifikuji ji známkou „B – velmi dobře“.
Evaluation criteria Grade
Kvalita zpracování výsledků C
Interpretace výsledků, jejich diskuse C
Závěry práce a jejich formulace B
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů A
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování B
Využití poznatků z literatury B

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Stevan Gavranović, Ph.D.

Bakalářská práce pana Davida Bauera je zaměřena na studium elektrických vlastností iontových kapalin pro tribologické aplikace. Autor se v teoretické části věnuje klasifikaci iontových kapalin a popisu jejich fyzikálních a elektrických vlastností. I přesto, že autor uvádí informace z nedávno publikovaných článků, citování těchto zdrojů v textu je velmi slabé. V textu se nacházejí i celé stránky (např. strana 11) bez citací. Tento fakt výrazně snižuje kvalitu této bakalářské práce, jelikož čtenář není schopen na základě textu ověřit uvedená tvrzení. Navíc v práci kromě chemických struktur použitých látek chybí také grafická interpretace vývoje či aplikací v oblasti tribologie.
V experimentální části práce student zkoumal elektrické a dielektrické vlastnosti konkrétní iontové kapaliny BMIM-TFB, tj. 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborátu. V této části bakalářské práce bylo prezentováno velké množství experimentálních výsledků. Tyto výsledky byly naměřeny ve dvou tištěných platformách (viz obr. 3 a obr. 4 na straně 16). Tento experimentální přístup se jeví jako zajímavé řešení pro nenákladnou a relativně rychlou charakterizaci těchto materiálů a jejich přípravu pro použití v praxi. Ačkoliv student prezentoval velké množství experimentálních dat, jejich interpretace není dostatečně kvalitní. Orientace v 3D voltampérových charakteristikách a modelových grafech je velmi obtížná. Mnoho uvedených dat není popsáno dle platné typografické normy (ČSN 01 6910), např. fyzikální veličiny v legendách grafů jsou psány stojatým písmem místo kurzívou, často bez indexů. Dále jsou grafy prezentovány v neupravené podobě, nesplňující normy technických grafů. Často se vyskytují názvy grafů (obr. 12, obr. 13, obr. 20), je použito nesprávné dělení os (obr. 13, obr. 14, obr. 18, obr. 22), nebo nejsou popsány křivky (obr. 19), případně je více křivek označeno stejnou veličinou (obr. 16). V závěru student shrnuje naměřené a spočítané parametry relevantní pro budoucí tribologické aplikace studovaného materiálu.

Bakalářskou práci pana Davida Bauera doporučuji k obhajobě s celkovým hodnocením dobře (C).
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání B
Logické členění práce C
Kvalita zpracování výsledků D
Interpretace výsledků, jejich diskuse D
Využití literatury a její citace D
Úroveň jazykového zpracování C
Formální úroveň práce – celkový dojem C
Závěry práce a jejich formulace D
Topics for thesis defence:
  1. Při popisu vztahu mezi chemickou strukturou a vlastnostmi maziva (obr. 2) uvádíte, že je pro tribologické aplikace žádoucí delší alkylový řetězec v imidazolu. Nicméně v experimentální části práce jste zkoumal iontovou kapalinu s butylovým řetězcem. Jak tedy hodnotíte praktický potenciál zkoumané iontové kapaliny pro tribologické aplikace? Jaké by byly další alternativy?
  2. Zatímco v textu popisujete driftovou pohyblivost, v grafu (viz obr. 16) je tato pohyblivost označena jako efektivní. Mohl byste vysvětlit rozdíl mezi driftovou a efektivní pohyblivostí a uvést, o jaký typ pohyblivosti se jedná ve Vašem případě?
  3. Na obrázku (viz obr. 18) kolem 0,6 eV dochází k rozdělení zachycených nosičů náboje. Jak byste tento jev popsal?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová