Diplomant Bc. Ti motej Pacalaj zpracoval diplomovou práci na téma "Efekt uhlíku v
biodegradabilních materiálech na bázi železa".
V teoretické části popisuje stavbu kostí a jejich regeneraci, dále využití hořčíku, železa a zinku v biodegradabilních materiálech a možnost grafitu jako jejich přísady, dále hlavní typy koroze a metody hodnocení jejich degradace ( meření pH a elektrické vodivosti, Tafelova analýza, mikroskopické metody SEM a EDX).
V praktické části zjistil, že příprava roztoku SBF ( simulated body fluid ) podle složení uváděných autory„ Kokuba a Takadamu" vyžaduje přísný postup v přidávání pořadí složek a i dodržení teploty.
Testované vzorky byly připraveny na TU Wien metodou práškové metalurgie a byly vypálené při teplotách 700 °Ca 850 °C. U těchto vzorků byla zjištována jejich smáčivost měřením úhlu smáčení, a byla sledována jejich koroze měřením pH a elektrické vodivosti korozního roztoku. Vzorky byly také pozorovány pomocí mikroskopické analýzy SEM a EDX před a po expozici.
Diplomant pracoval svědomitě, je velmi šikovný a byl během měření aktivní a iniciativní, pravidelně chodil připraven na konzultace s vlastními řešeními.

Práce má 89 stran a má dobrou grafickou úroveň. V práci je uvedeno 48 odkazů na publikace u nás i ve světě.
Výsledky budou užitečné pro další výzkum na UETE v této oblasti a budou podkladem i pro publikaci v IF časopise. Points proposed by supervisor: 95

Bc. Timotej Pacalaj se ve své diplomové práci (DP) věnoval výzkumu sintrovaného kompozitu obsahujícího železo (Fe), hořčík (Mg) a uhlík (C) s cílem objasnit úlohu uhlíku v navrženém biodegradabilním materiálu (BDM). Kromě rozdílného obsahu C byla pro přípravu vzorků zvolena také odlišná teplota sintrování. Zatímco teplota ukázala dominantní vliv na tvorbu metalurgických spojů, pórovitost materiálu a rychlost jeho degradace, uhlík se podílel především na změnách mikrostruktury a korozního chování sledovaných vzorků.

Práce je sepsána ve slovenštině na 89 stranách, obsahuje 41 obrázků, 4 tabulky a 48 literárních citací. Úvodní kapitoly teoretické části DP popisují anatomickou a mikroskopickou stavbu kostní tkáně, její přirozenou regeneraci a limity tohoto procesu. Další kapitoly jsou věnovány biodegradabilním kovům (Fe, Mg, Zn), které jsou biokompatibilní a schopné po požadovanou dobu degradovat v lidském organismu. Pozornost je rovněž věnována dosavadním poznatkům o úloze uhlíku v kovové matrici a přípravě simulované tělesné tekutiny (SBL). Jedna kratší kapitola se zabývá typy koroze, které mohou nastat při kontaktu kovu s biologickým prostředím, přičemž důraz je kladen hlavně na elektrochemické pozadí těchto procesů. Závěrečné kapitoly teoretické části popisují metody hodnocení degradace sintrovaných vzorků prostřednictvím sledování parametrů SBL (pH a vodivost) a samotného kompozitního materiálu pomocí Tafelovy analýzy a metod charakterizace mikrostruktury, konkrétně skenovací elektronové mikroskopie (SEM) a energiově disperzní rentgenové spektroskopie (EDS).

Praktická část DP obsahuje: (a) přípravu simulované tělesné tekutiny (SBL) podle metodiky Kokuby a Takadamy; (b) analýzu vstupních prášků (Fe, Mg, C); (c) hydraulické lisování prášků za zvýšeného tlaku; (d) sintrování vzorků Fe-Mg-C s různým obsahem C při dvou různých teplotách (700 a 850o C); (d) měření kontaktního úhlu; (e) mikrostrukturní analýza pomocí SEM a EDX před expozicí v SBL; (f) potenciodynamická měření s Tafelovskou extrapolací před expozicí vzorků v SBL; (g) expozice vzorku v SBL po dobu 42 dnů a experimentální sledování jeho pH a vodivosti roztoku SBL; (h) analýza povrchu vzorků po dlouhodobé 42-denní expozici v SBL. Všechny tyto postupy jsou v DP podrobně popsány, dokumentovány a diskutovány.

Na práci oceňuji pečlivost a snahu získat co nejrelevantnější výsledky, a to od přípravy a spektrální charakterizace prášků Fe, Mg a C určených pro sintrování, přes přípravu SBL podle Kokuby a Takadamy až po realizaci elektrochemických (Tafel, pH, vodivost) a spektrálních experimentů (SEM, EDS), jejichž výsledky byly logicky interpretovány a diskutovány. Kladně hodnotím také úzkou spolupráci s vídeňskou univerzitou (Technischen Universität Wien), zejména při přípravě sintrovaných vzorků a automatizaci měření pH a vodivosti v čase pomocí přístroje WTW.

Výsledky DP představují vhodný základ pro přípravu odborné publikace.

Cíl diplomové práce, spočívající především v objasnění vlivu přidaného uhlíku ve studovaném kompozitu, byl splněn. Výsledky navíc ukázaly významný vliv teploty sintrování, která se ukázala jako primární faktor ovlivňující degradaci materiálu.

Práce přináší užitečné poznatky pro pochopení chování kompozitního materiálu Fe-Mg-C ve fyziologickém prostředí a představuje vhodné východisko pro další optimalizaci složení složení a přípravy biodegradabilních materiálů pro biomedicínské aplikace.

 

Diplomová práce splňuje všechny požadavky na ni kladené a jako takovou ji doporučuji k obhajobě. Topics for thesis defence:

1. 2) Energiově disperzní rentgenová spektroskopie poskytuje prvkovou analýzu materiálu. Počet EDS píků Fe se liší od počtu píků Mg, C a O (viz typické spektrum 6.2. na str. 42). Čím je rozdílný počet a poloha jednotlivých píků způsobena a jakým způsobem by bylo možné spektrum podrobněji interpretovat?
2. 3) Na str. 46 a 47 je popsán postup lisování směsi rozemletých prášků Fe, Mg a C. Na hydraulickém lisu bylo vyvinuto zatížení odpovídající síle 15 tun. Jaké hodnotě tlaku tato zátěž odpovídala?
3. 4) Pro navrhovaný biodegradabilní materiál je důležité, aby jeho případná implantace nevedla ke zvýšení pH okolního prostředí nad hodnotu 8,5. Jaké úpravy složení nebo struktury kompozitu Fe-Mg-C byste s cílem minimalizovat alkalizaci prostředí během jeho degradace?
4. 1) V teoretické části DP na str. 39 správně uvádíte, že Tafelova analýza poskytuje hodnotu korozního potenciálu Ecorr charakterizující termodynamickou stabilitu zkoumaného materiálu a hodnotu korozního proudu icorr , která odráží kinetiku korozního procesu. Jak byste interpretoval výsledky prezentované v Tab.7.3 na str. 61. kontextu tohoto tvrzení a jaká úskalí mohou vznikat při výpočtu korozní rychlosti?

Points proposed by reviewer: 96