Bachelor's Thesis

Measuring and Characterization of Materials for Pressure Sensing application

Final Thesis 3.29 MB Appendix 1.3 MB

Author of thesis: Bc. Tomáš Gregovský

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Ladislav Chladil, Ph.D.

Reviewer: Ing. Pavla Šabacká, Ph.D.

Abstract:

This bachelor's thesis deals with the analysis of the piezoresistive effect and the characterization of material properties intended for pressure sensors. The theoretical section explains the physical principles of this effect, its historical development, applications, and its presence in metals, semiconductors, and composite materials. As part of the work, a custom-built compression apparatus (press) equipped with a heated bed was developed, allowing for characterization across a wider range of pressures and temperatures. The experimental section investigates the dependence of electrical conductivity on the applied pressure across three types of foil samples (4S50K, 8S50K, and XVCF-3.5S200) during loading and unloading cycles.

Keywords:

Piezoresistivity, change in resistance, pressure, mechanical stress, deformation , composite materials, semiconductors, metals.

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student seznámil státní zkušební komisi s cíli a řešením závěrečné vysokoškolské práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Microelectronics and Technology (BPC-MET)

Composition of Committee

doc. Ing. Petr Bača, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Vyroubal, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Ladislav Chladil, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jan Leuchter, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Šedina (člen)
Ing. Radek Bilko, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Ladislav Chladil, Ph.D.

Student Tomáš Gregovský vypracoval pod mým vedením bakalářskou práci na téma „Měření piezorezistivních materiálů pro tlakové senzory“. Práce navazuje na aktuálně řešenou problematiku charakterizace piezorezistivních materiálů určených pro tlakové senzory a souvisí také s budováním experimentální infrastruktury pro výzkum tlakových snímačů v biomedicínských aplikacích.

Původní zadání bylo zaměřeno především na dokončení a zprovoznění dříve navrženého testovacího zařízení pro charakterizaci tlakově citlivých materiálů. V průběhu řešení však bylo, s ohledem na technické schopnosti studenta, rozšířeno také o návrh a integraci tepelně vyhřívané podložky umožňující měření teplotní závislosti piezorezistivních materiálů. Tím vzniklo zařízení, které rozšiřuje experimentální možnosti pracoviště o typ měření, který dosud nebyl k dispozici.

Student pracoval samostatně, se zájmem o danou problematiku a řadu konstrukčních i výrobních kroků realizoval z vlastní iniciativy na externích pracovištích, kde si samostatně zajistil přístup k potřebnému vybavení. Na konzultace docházel pravidelně a většinu technických problémů řešil samostatně. Konstrukční část práce průběžně konzultoval s Ing. Robertem Bayerem, přičemž vlastní realizaci a integraci jednotlivých částí zařízení zajišťoval samostatně. Oceňuji zejména jeho analytický přístup, schopnost hledat vhodná řešení vznikajících komplikací a tvůrčí přístup k řešení zadaných úkolů.

Vliv na výslednou podobu práce měl fakt,že vývoj a zprovoznění lisovací aparatury probíhaly až do pozdní části semestru. Na navazující materiálová měření, zpracování výsledků a zejména na finální úpravy textu práce tak již nezbýval dostatečný časový prostor. Nepodařilo se proto zapracovat všechny připomínky vznesené během závěrečných konzultací.

Přes uvedenou skutečnost hodnotím spolupráci se studentem jako nadstandardní. Student splnil zadání práce, vybudoval funkční experimentální aparaturu rozšiřující možnosti pracoviště a získal výsledky využitelné v navazujících výzkumných aktivitách. S ohledem na jeho samostatnost, schopnost analytického uvažování a celkový přístup k řešení práce doporučuji bakalářskou práci k obhajobě a považuji její výsledky za dostatečné pro získání akademického titulu bakalář. Points proposed by supervisor: 85

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Pavla Šabacká, Ph.D.

Pan Tomáš Gregovský vypracoval bakalářskou práci na téma Měření piezorezistivních materiálů pro tlakové senzory v rozsahu 88 stran, které rozdělil do šesti hlavních kapitol.

V úvodní části práce se student věnuje principu piezorezistivního jevu a základním poznatkům souvisejícím s danou problematikou. Následně popisuje využití piezorezistivních senzorů, vývoj piezorezistivních materiálů a jejich praktické aplikace. Ve třetí kapitole jsou přehledně charakterizovány jednotlivé typy piezorezistivních materiálů. Teoretická část práce je zpracována na dobré odborné úrovni a svědčí o studentově orientaci v řešené problematice.

Další část práce je zaměřena na popis sestavy tlačného lisu. Kapitola poskytuje přehled o konstrukci zařízení, jeho napájení i použité řídicí elektronice. Experimentální část následně popisuje metodiku měření a prezentuje dosažené výsledky.

K práci mám několik připomínek. Text obsahuje značné množství překlepů, gramatických a stylistických nedostatků, včetně častých chyb ve shodě podmětu s přísudkem. Tyto nedostatky negativně ovlivňují čtivost práce a snižují její celkovou formální úroveň. Dále je nekonzistentní číslování obrázků – například na jedné straně jsou obrázky řazeny v pořadí 19, 18 a 17. U obrázku č. 38 navíc zcela chybí popisek. V závěru práce by rovněž bylo vhodné výrazněji zdůraznit přínosy a dosažené výsledky práce.

Předložená bakalářská práce splňuje zadání v plném rozsahu. S ohledem na výše uvedené připomínky hodnotím práci 80 body, tedy B, a doporučuji práci k obhajobě. Topics for thesis defence:
  1. Jak byly voleny materiálové hodnoty pro analýzu SolidWorks Simulation. Byly voleny přesně podle použitého materiálu?
  2. V kapitole 6.1.4 uvádíte možné zdroje nejistot měření. Můžete podrobněji popsat metodiku, kterou jste zvolil k jejich minimalizaci, a zhodnotit, do jaké míry se podařilo omezit jejich vliv na výsledky experimentu?
Points proposed by reviewer: 80

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová