Kun tavoitellaan nanoselluloosasta ja hiilinanoputkista valmistetulle komposiitille hyvää sähkönjohtavuutta, nanoselluloosaa ei kannata prosessoida pienimpään mahdolliseen kokoon. Parempaan tulokseen päästään, kun komposiitin ainesosat ovat keskenään erikokoisia.
Havainnon teki väitöstutkimuksessaan Tampereen yliopiston tohtoriopiskelija Sanna Siljander.
Havaintonsa ansiosta hän vei nimiinsä nanokomposiitin sähkönjohtavuuden epävirallisen maailmanennätyksen.
Tutkimuksessa tehtiin historiaa myös siinä, että selluloosapohjaisesta komposiittimateriaalista valmistettiin ensi kertaa lämmityselementti vaahtorainaamalla.
Älykäs, mukavuuslämpöä tarjoava elementti suunniteltiin Tampereen yliopiston, Aalto-yliopiston ja VTT:n tutkijoiden yhteistyönä. Innovaation jatkojalostuksessa hyödynnettiin komposiittien valmistuksesta tuttuja tekniikoita.
Kohokuvioidut Salmiakki-nimiset lämmityselementit kiinnitettiin Pyörre-talon välioveen ja esiteltiin suurelle yleisölle vuoden 2021 asuntomessuilla Lohjalla.
Minimäärällä materiaaleja ja kemikaaleja
Sanna Siljanderin väitöstyö edustaa nanoarkkitehtoniikaksi kutsuttua uutta alaa.
”Nanoarkkitehtoniikka on konsepti, joka yhdistää useita tutkimusaloja ja teknologioita, kuten materiaalioppia, nanoteknologiaa ja kemiaa”, Siljander kuvailee tiedotteessa.
Hän tunnisti tutkimuksessaan muun muassa parametrit, jotka vaikuttavat nanomateriaalien keskinäisiin vuorovaikutuksiin. Lisäksi hän osoitti, kuinka nanokomposiitin ominaisuuksia voidaan muokata edelleen jopa valmistuksen jälkeen.
Komposiittien valmistuksessa hän pyrki käyttämään minimimäärän materiaaleja, kemikaaleja ja energiaa. Kemikaalien määrää hän onnistui rajoittamaan huomattavasti valitsemalla kemikaalityypit niin, että komposiittien toiminnallisuus olisi optimaalinen.
”Lisäksi käytin komposiittien prosessoinnissa kemikaaleja kaksoisroolissa, joka edelleen vähensi tarvittavaa kemikaalien määrää. Myös energian tarve väheni, kun yhdistin onnistuneesti komposiittien prosessoinnin työvaiheita ja optimoin parametrejä”, Siljander kertoo.
(Kuva Tampereen yliopisto) Sanna Siljanderin väitöskirja Nanoarchitectonics of nanocellulose – carbon nanotube composites: from dispersion to functional structures tarkastetaan Tampereen yliopistossa 4. marraskuuta 2022.
Aiheesta aiemmin:
