Matematično modeliranje Youngovega modula in natezne trdnosti alginatnih hidrogelov s TEMPO oksidirano celulozoVidergar, Jan (Avtor) Kopač, Tilen (Mentor) hidrogelalginatTEMPO-oksidirana celulozamehanske lastnostimodeliranjeMagistrsko delo obravnava mehanske lastnosti hidrogelov na osnovi alginata in TEMPO-oksidirane nanoceluloze (TONCF) ter njihov matematični opis. Namen raziskave je bil eksperimentalno ovrednotiti vpliv sestave na elastičnost, natezno trdnost in mrežno arhitekturo kompozitov ter razviti modele za napoved mehanskega odziva glede na razmerje sestavin. Pripravljeni so bili vzorci z različno koncentracijo alginata (5–10 ut%) in deleži TONCF (0–100 %), pri konstantni koncentraciji CaCl₂ in TONCF (3 %). Mehanske lastnosti so bile določene z nateznimi preizkusi. Rezultati so pokazali, da imajo kompoziti ojačevalen učinek na mehanske lastnosti: tako Youngov modul kot natezna trdnost presegata vrednosti posameznih komponent. Youngov modul doseže maksimum pri 75 % TONCF, medtem ko natezna trdnost doseže vrh pri 25 % TONCF, kar potrjuje nelinearno in lastnostim specifično vedenje mešanic. Za napoved mehanskih lastnosti so bili razviti trije pristopi. Random Forest model je izkazal najvišjo natančnost z R² = 0,9838 (Youngov modul) in R² = 0,9888 (natezna trdnost), vendar brez možnosti interpretacije in ekstrapolacije. Ekstrapolacijski model omogoča napoved tudi za sestave izven eksperimentalnega območja (za alginat), z nekoliko nižjo natančnostjo (R² ≈ 0,91–0,94). Tretji, semiempirični model, kateri temelji na perkolacijski teoriji, omogoča fizikalno utemeljeno interpretacijo opaženih pojavov ter razlago sprememb v gostoti mreže in medverižnih interakcijah. Delo dokazuje, da je s kombinacijo eksperimenta in modeliranja mogoče učinkovito opisati in napovedati mehanske lastnosti alginatno-celuloznih hidrogelov ter razumeti mehanizme ojačanja, kar predstavlja pomembno izhodišče za nadaljnji razvoj funkcionalnih mehkih materialov.20252025-12-19 11:10:03Magistrsko delo/naloga177281VisID: 25513COBISS_ID: 266594563sl