Prejsť na obsah
Výskum

M. Orlovská, Z. Chlup, Ľ. Bača, M. Janek a M. Kitzmantel (2020). "Fracture and mechanical properties of lightweight alumina ceramics prepared by fused filament fabrication." Journal of the European Ceramic Society 40: 4837-4843.

V posledných rokoch si 3D tlač (všeobecne „aditívna výroba“ z angl. „additive manufacturing“) získala pozornosť širokej verejnosti ako technológia umožňujúca rýchle a cenovo dostupné vytváranie 3D objektov často komplikovaných tvarov a vnútorných štruktúr. Jednou z technológií 3D tlače je metóda tavného nanášania filamentu z angl. Fused Filament Fabrication (FFF). Vo vedeckej a priemyselnej oblasti sa táto metóda používa predovšetkým pri výrobe polymérnych a kompozitných komponentov. Avšak vďaka jej dostupnosti a jednoduchosti sa čoraz viac implementuje aj pri návrhu a výrobe kovových, a v neposlednom rade aj pokročilých keramických materiálov. V tejto práci sa úspešne implementovala FFF metóda pri výrobe 3D objektov odľahčenej korundovej (-Al2O3) keramiky z filamentu, ktorý obsahoval 50 obj. % submikrometrového -Al2O3 prášku. Skúmali sa procesné parametre pri tlači, najmä vplyv hrúbky nanášanej vrstvy počas tlače (0.1 – 0.3 mm), na vývoj mikroštruktúry a konečné fyzikálne a mechanické vlastnosti po sintrovaní pri 1600 °C. Použitím iba 65 % vnútornej výplne objektu a hrúbky vrstvy 0.1 mm sa pripravila keramika s pevnosťou v ohybe približne 300 MPa. Zistilo sa, že technológia je vhodná aj na prípravu plne hutných keramických komponentov, avšak závisí od špecifických podmienok pri tlači a následnom spracovaní. Článok bol publikovaný v najlepšom časopise na svete patriaceho do vednej oblasti keramických materiálov.

Illeová, J. Šefčík a M. Polakovič (2020). "Thermal inactivation of jack bean urease." International Journal of Biological Macromolecules 151: 1084-1090.

Tento článok je výsledkom výskumnej spolupráce s prof. Jánom Šefčíkom z University of Strathclyde v Glasgowe. Enzým ureáza má významné priemyselné uplatnenie pri výrobe diagnostických súprav na stanovenie močoviny, biosenzorov v hemodialyzačných systémoch a ako redukovadlo pri výrobe alkoholických nápojov. V tejto práci sme si ho však vybrali ako zaujímavý modelový oligomérny enzým. Kryštalická ureáza z čiernej fazule je komerčne dostupná prakticky v čistej forme bez prímesových proteínov. Jej hlavnou oligomérnou formou je hexamér s relatívnou molekulovou hmotnosťou 544 600 a hydrodynamickým polomerom 6,3 nm. Táto forma enzýmu pomerne jednoducho disociuje na podjednotky a asociuje, preto aj východzí preparát bol zmesou diméru, triméru, hexaméru a vyšších rozpustných aktívnych asociátov a mal strednú veľkosť molekúl 18 nm. Pri zahrievaní dochádza k prudkému nárastu veľkosti asociátov na stredný priemer až 150-200 nm, ktorý je sprevádzaný úplnou stratou aktivity. Pomocou veľkej sady kinetických experimentov pri rôznych teplotách a koncentráciách enzýmu sa skúmal mechanizmus tepelnej inaktivácie ureázy. Okrem merania enzýmovej aktivity sa sledovali aj priebehy štruktúrnych zmien pomocou dynamického rozptylu laserového svetla a denaturujúcej a natívnej elektroforézy. Vďaka tomuto prístupu sa podarilo identifikovať kľúčové reakcie zodpovedné za trvalú stratu aktivity. Považujeme túto metodiku prínosnú aj pre vyšetrovanie iných enzýmov.

❀ Theunissen, A. Sorniotti, P. Gruber, S. Fallah, M. Ricco, M. Kvasnica a M. Dhaens (2020). "Regionless Explicit Model Predictive Control of Active Suspension Systems With Preview." IEEE Transactions on Industrial Electronics 67: 4877–4888, 2020.

Článok bol publikovaný v druhom najlepšom časopise na svete patriaceho do vednej oblasti automatizácia (impact factor 7,5, 1. decil). Opisuje návrh a implementáciu pokročilého systému riadenia pre automobilové tlmiče novej generácie, ktoré prinášajú výrazné zvýšenie komfortu jazdy pre pasažierov a ovládateľnosti automobilov. Vznikol v spolupráci s kolegami zo spoločnosti Tenneco v Belgicku, ktorá patrí medzi najvýznamnejších dodávateľov komponentov pre svetový automobilový trh.

Oravec, M. Horváthová a M. Bakošová (2020). "Energy efficient convex-lifting-based robust control of a heat exchanger. " Energy 201: 1–11.

Výmenníky tepla patria medzi najrozšírenejšie zariadenia v priemyselnej výrobe. V tejto práci boli predstavené možnosti dosiahnutia úspor v spotrebe energie pri riadení výmenníkov tepla. Tieto úspory energie sa dosiahli návrhom a implementáciou pokročilých metód robustného riadenia založených na konvexnom zdvihu. Prípadová štúdia analyzuje kvalitu riadenia a dosiahnuté úspory energie pre 3 metódy riadenia. Tieto metódy sa líšia v konštrukcií robustných invariantných množín: (i) bez možnosti ladenia, (ii) laditeľné množiny a (iii) viacnásobné laditeľné množiny. Výsledky analýzy v laboratórnych podmienkach potvrdili možnosť skrátiť čas regulácie až o 70 % a úspory energie až 82 % v porovnaní s tradičným robustným prediktívnym riadením. Navrhnuté metódy majú tiež nižšiu výpočtovú náročnosť pri riadení v reálnom čase, čo uľahčuje ich implementáciu v priemyselných podmienkach.

❀ Kusumo, L. Gomoescu, R. Paulen, S. García Muñoz, C. C. Pantelides, N. Shah a B. Chachuat (2020). Bayesian Approach to Probabilistic Design Space Characterization: A Nested Sampling Strategy. Industrial & Engineering Chemistry Research 59: 2396–2408.

Kvalita vďaka návrhu (angl. Quality by design) vo farmaceutickej výrobe predstavuje dôležitú súčasť certifikácie procesu výroby, kde sa určuje dovolený prevádzkový priestor (angl. design space) zaručujúci splnenie výrobných špecifikácii. Zodpovedajúci matematický problém býva vo veľkej väčšine príliš zložitý na vyriešenie. Túto úlohu navyše komplikuje neúplné poznanie matematického modelu výroby, kde tento najčastejšie poznáme iba s určitou pravdepodobnosťou. Náš článok ukazuje nový efektívny algoritmus na pravdepodobnostné určenie prevádzkového priestoru s využitím najmodernejších techník z oblasti Bayesovskej štatistiky. - zaujímavý grafický abstrakt k tomuto príspevku nájdete na stránke: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.iecr.9b05006.

Ľ. HoranskáP. Sarkoci (2020). „A note on the copulas invariant with respect to (a,b)-transformation.“ Fuzzy Sets and Systems 378: 157–164. (IF 2.907, poradie 16/254 v oblasti Mathematics)

Kopule v teórii pravdepodobnosti a matematickej štatistike sú viacrozmerné kumulatívne distribučné funkcie s rovnomerne rozdelenými marginálnymi distribúciami. Keďže modelujú závislosť medzi náhodnými premennými, nachádzajú široké uplatnenie v mnohých aplikáciách ako napr. v dátovej analýze, geodézii, hydrológii, meteorológii, medicíne a finančnej matematike. To je príčinou súčasného záujmu o metódy konštrukcie kopúl. Jednou z konštrukčných metód v teórii kopúl sú transformácie kopúl. V našej práci sa venujeme tzv. (a,b)-transformácii kopúl a riešime problém kopúl invariantných vzhľadom na túto transformáciu. Vyvraciame hypotézu, že jedinou kopulou, ktorá je invariantná vzhľadom na (a,b)-transformáciu je kopula modelujúca nezávislosť náhodných premenných, t.j. súčinová kopula. Využitím metód ergodickej teórie konštruujeme pre ľubovoľnú dvojicu parametrov (a,b) jednoparametrickú triedu kopúl invariantných vzhľadom na (a,b)-transformáciu. Za zmienku stojí, že pre isté hodnoty riadiaceho parametra tieto invariantné kopule majú fraktálny nosič asociovanej miery s Hausdorffovou dimenziou menšou ako dva.

❀ Bustince, C. Marco-Detchart, J. Fernandez, C. Wagner, J. Garibaldi a Z. Takáč (2020). „Similarity between interval-valued fuzzy sets taking into account the width of the intervals and admissible orders.“ Fuzzy Sets and Systems 390: 23–47. (IF 2.907, poradie 16/254 v oblasti Mathematics)

V článku sa zaoberáme mierami podobnosti medzi intervalovými fuzzy množinami. Inovatívnosť nášho prístupu spočíva v prvom rade v tom, že pracujeme s úplnými usporiadaniami intervalov a berieme do úvahy šírku intervalov, takže neurčitosť výstupu je silne závislá od neurčitosti vstupov. Skonštruovanú mieru podobnosti aplikujeme v oblasti "stereo image matching" a ukazujeme, že získané výsledky sú lepšie ako dosiaľ publikované výsledky získané pomocou iných mier podobnosti.