MMD tutkimusalueet
Tutkimusalueemme:
- Vesipisarakuviot ja itsejärjestäytyneet hierarkkiseet rakenteet
- Funktionaaliset huokoiset biomateriaalit
- Valoon reagoivat pinnat
- Nanoselluloosa energian tuotanto- ja varastointilaitteissa
- Luonnon funktionaalisten pintojen monistaminen
- Kasvivirukset nanomateriaalina energiasovelluksiin
- Ulkoisiin ärsykkeisiin reagoivat langat ja tekstiilit
- Puettavat paine-/venymä- ja lämpötila-anturit
- Aurinkokennot
Vesipisarakuviot ja itsejärjestäytyneet hierarkiset rakenteet
Ryhmämme kehittää uusia menetelmiä nanorakenteiden kerrostamiseen, mekaanisten ominaisuuksien mittaamiseen ja biotunnistamiseen, joita voidaan käyttää puettavissa laitteissa. Tämä tavoite voidaan saavuttaa yhdistämällä erilaiset itsejärjestäytymismekanismit yhteen synteesimenetelmään, esimerkiksi yhdistämällä vesipisarakuvionti, lohkokopolymeerien ja nanopartikkelien itsejärjestymiseen. Upotuspinnoituksen käyttö, joka on kustannustehokas, yksinkertainen ja skaalautuva tekniikka kalvopäällystykseen, voi paljastaa nanorakenteisen kuvion ilman jälkikäsittelyä.
Funktionaaliset huokoiset biomateriaalit
Tämän tutkimuksen keskeinen teema on, miten erittäin biomateriaalit – jopa biojäte – voidaan muuntaa erittäin huokoisiksi materiaaleiksi, aero- ja kryogeeleiksi. Tämän hetkisessä tutkimuksessa aerogeelien valmistukseen käytetään biohajoavia materiaaleja, jotka voivat saavuttaa lupaavia ominaisuuksia, kuten korkea ominaispinta-ala, matalan tiheys ja suuri huokoisuus. Lopullisten sovellusten erilaisten vaatimusten mukaan materiaalin ominaisuuksia voidaan helposti muokata supramolekyläärisillä ristisilloitusstrategioilla.
Valoon reagoivat pinnat
Lue lisää englanniksi
Nanoselluloosa energian tuotanto- ja varastointilaitteissa
Onko mahdollista tuottaa tai varastoida energiaa pelkistä puista tai muista biopohjaisista materiaaleista? Päätavoitteemme on valmistaa ekologisia ja kestäviä materiaaleja, jotka perustuvat selluloosaan, joka on yleisin luonnossa esiintyvä orgaaninen yhdiste, sekä vähentää ympäristöhaittoja ja hiilidioksidipäästöjä.
Selluloosaa voidaan käyttää joustavissa ja venyvissä energianvarastointilaitteissa, mukaan lukien paristot ja superkondensaattorit, aktiivisena materiaalina ja /tai elektrolyyttinä. Se on halpa, yleisesti biologisesti yhteensopiva ja biologisesti hajoava. Sitä voidaan käyttää myös läpinäkyvinä ja joustavina kalvoina aurinkoenergiasovelluksissa (esim. aurinkokennot) korvaamaan lasi, helpottamaan kierrätettävyyttä ja ylläpitämään vihreämpää planeettaa.
Luonnon funktionaalisten pintojen monistaminen
Luonnon kiehtovat ominaisuudet ovat aina innoittaneet tutkijoita jäljittelemään ja käyttämään niiden toimintoja. Jotkin kasvien lehdet, kuten parsakaalin lehdet, hyötyvät mahdollisuudesta poistaa pinnastaan likaa sateella. Pisarat pyyhkäisevät pinnan puhtaaksi. Tällaisten pinnat ovat siis itsepuhdistuvia. Itsepuhdistuvuus on varsin toivottava eri toimialoilla. Se voi olla hyödyllinen esim. aurinkokennoissa, koska niiden tehokkuus heikkenee likaantuessa. Tutkimuksessa pyrimme toistamaan lehtien ominaisuuksia jäljentämällä lupaavien niiden pintarakenteita.
Kasvivirukset nanomateriaalina energiasovelluksiin
Kasvivirukset ovat monimuotoisia ja erittäin mielenkiintoisia nanomateriaaleja, joiden ominaisuuksia on helppo muokata. Perunavirus A (PVA) on kasvivirus, joka tuottaa pitkiä taipuisia nanolangan kaltaisia nanopartikkeleita, jotka ovat erittäin kapeita suhteessa pituuteensa. Niiden tuotannon helppous, monodispersiivinen luonne ja muokattavuus tekevät niistä erittäin sopivan ehdokkaan nanomateriaalisovelluksiin. Tutkimuksessamme yritämme implementoida PVA-nanopartikkeleita aurinkosähkösovelluksiin.
Ulkoisiin ärsykkeisiin reagoivat langat ja tekstiilit
Tietyt polymeerimateriaalit (kuten esimerkiksi nylon) omaavat rakenteen, joka muuttuu lämmön vaikutuksesta. Näistä materiaaleista valmistettuja lankoja kiertämällä ja pyörittämällä vieterin muotoon on mahdollista valmistaa lankoja, jotka venyvät tai kutistuvat lämpöenergian vaikutuksesta. Tutkimuksessamme yritämme selvittää mitkä erot polymeerin ominaisuuksissa ja langan rakenteessa vaikuttavat sen kykyyn venyä ja kutistua. Tästä materiaalista on mahdollista lähteä kehittämään erilaisia sovelluksia älykankaiden ja pehmeän robotiikan saralla, ja yksi tutkimuksen tavoitteista onkin kartoittaa mahdollisia käyttökohteita.
Puettavat paine-/venymä- ja lämpötila-anturit
Lue lisää englanniksi
Aurinkokennot
Lue lisää englanniksi
Related content:
Monitoimisten materiaalien suunnittelu
Prof. Jaana Vapaavuoren johtama tutkimusryhmä
MMD tiimi
Monitoimisten materiaalien suunnittelu: tutkimusryhmän jäsenet
