Konstrukce a automatizace provozu experimentálního laserového ablačního systému pro cenově dostupnou a konkurenceschopnou produkci nanočástic

Bc. Lukáš Zima

Master's thesis

Design and automation of experimental laser ablation operation system for affordable and competitive nanoparticle production

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá návrhem a konstrukcí automatizovaného laserového ablačního systému pro cenově dostupnou a konkurenceschopnou výrobu nanočástic. Tento navržený a sestavený systém bude sloužit ke zvýšení výroby nanočástic pomocí metodiky známé jako laserová ablace v kapalinách. Hlavním tématem práce je návrh jednotlivých komponent potřebných k automatizaci procesu výroby nanočástic tak, aby většinu jejich částí bylo možné vytisknout pomocí snadno dostupné 3D tiskárny. Dále bylo navrženo a naprogramováno prostředí pro řízení všech automatizačních komponent, které umožňuje snadnou kontrolu procesu a opakovatelnost jednotlivých testů. Výtěžnost výroby nanočástic nově vytvořeného systému byla následně testována a porovnána s klasickým a manuálním nastavením laserové ablace v kapalinách. Toto měření ukázalo, že tento automatický systém je krok správným směrem, což znamená, že výroba nanomateriálů pomocí laseru, často kritizovaná kvůli nízké produkci, není slepou uličkou. Celkově může tato práce představovat zásadní průlom ve výrobě nanočástic a pomoci rozšířit automatizaci laserové ablace v kapalinách.

Abstract:

This diploma thesis deals with the design and construction of an automated laser ablation system for affordable and competitive production of nanoparticles. This designed and assembled system will serve to increase the production of nanoparticles using the methodology known as laser ablation in liquids. The main topic of the work is the design of individual components needed to automate the nanoparticle production process so that most of their parts can be printed using an easily accessible 3D printer. Furthermore, an environment was designed and programmed to control all automation components, allowing easy control of the process and repeatability of individual tests. The nanoparticle production yield of the newly created system was subsequently tested and compared with the classical and manual laser ablation in liquids setup. This measurement has shown that this automatic system is a step in the right direction, implying that the laser-mediated production of nanomaterials, often critisized due to their low production, is not a dead end. Overall, this work can represent a drastic breakthrough in nanoparticle production and help expand the automation of laser ablation in liquids.

Keywords

Ablace, Automatizace, Arduino, Nanočástice, Komora, LAL, 3D tisk

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 5. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Dr. Rafael Torres

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Master programme / field:
Electrical Engineering and Informatics / Mechatronics