Väitös: Komposiitti-rajapinnan ymmärryksestä uusia ratkaisuja korkean suorituskyvyn sovelluksiin sekä kierrätykseen

Ilmailuteollisuus, urheiluvälineet, tuulivoima: pitkillä lujitekuiduilla vahvistettujen komposiittimateriaalien käyttöaste kasvaa monilla aloilla nopeasti. Vaikka hiilikuidut saavat paljon huomiota erinomaisen lujuus-paino-suhteensa ansiosta, lasikuidut hallitsevat teollisuutta tuotantomäärillä mitattuna – myös lähitulevaisuudessa. Kemiallisesti lasi ei kuitenkaan ole yhteensopiva polymeerin kanssa, minkä vuoksi kuormituksen siirtyminen kuidusta toiseen edellyttää rajapintafaasin luomista polymeerin ja lujitteen väliin. Valtaosassa tapauksista tämän rajapintafaasin muodostavat toisiinsa sekoittuva polymeerimatriisi ja kuidun pintaan lisätty pintakäsittelyaine, joka on perinyt tekstiiliteollisuudelta nimen sizing eli liistaus tai loimiliisteri.
– Tämä aiheuttaa joskus myös ongelmia, sillä vaikka tekstiiliteollisuuden termin merkitys on melko hyvin määritelty, se ei täysin kata komposiittialan tarpeita, Pekka Laurikainen selventää.
Rajapintafaasin rakenteesta ja testaamisesta on keskusteltu komposiittialan tieteellisessä kirjallisuudessa useiden vuosikymmenien ajan ja sen tutkimus on kehittynyt tasaisesti mutta hitaasti.
– Vaatiihan se omanlaistaan itsepäisyyttä, ja paljon kärsivällisyyttä, tutkia vain noin nanometrin paksuista ja vain kahden materiaalin välissä esiintyvää ilmiötä, jota ei voi edes suoraan havainnoida. Aluksi pitikin keskittyä siihen, miten aihetta tutkitaan oikein, Laurikainen toteaa.
Rajapintafaasilla erittäin suuri merkitys pitkän aikavälin suorituskyvyssä
Laurikainen teki väitöskirjatutkimuksensa tiiviissä yhteistyössä Tampereen yliopiston tutkijoiden perustaman Fibrobotics oy:n kanssa. Kaksi neljästä Laurikaisen kokoelmaväitöskirjan artikkelista käsittelee suoraan mikroskaalan rajapintatestaukseen suunnitellun testilaitteiston kehitystä ja validointia yhteistyössä yrityksen kanssa.
– Erityisen kiinnostavaksi osoittautui rajapinnan väsymistestaus mikromittakaavassa. Yksittäisten kuitujen rajapintatestauksessa päädytään jopa kansainvälisellä tasolla usein jahtaamaan mahdollisimman isoja lujuusarvoja matriisin irrottamiselle kuidusta, kun kehitetään uusia kuidun pintakäsittelyjä. Esimerkiksi lentokoneiden siivissä ja tuuliturbiinien lavoissa kuormitus on syklistä ja dynaamista eikä sen vaikutusta materiaalin suorituskykyyn ja tuotteen elinikään voida luotettavasti arvioida perinteisellä lujuusmittauksella, Pekka Laurikainen kertoo.
Menetelmän validointiin kuului oleellisena osana itse materiaaleihin liittyvien haasteiden ratkaiseminen. Työssä havaittiin aikaisin, että matriisin ominaisuudet mittauksessa eivät vastaa makroskooppisen mittakaavan käyttäytymistä, mikä nosti polymeerikemian ja laskennallisen kemian työkalut tärkeään rooliin.
– Tältä osin raapaistiin tässä työssä oikeastaan vasta pintaa. Kirjallisuudessa on hyviä esimerkkejä erityisesti erilaisten rajapintojen visualisoinnista laskennallisen kemian menetelmillä ja näen tässä paljon potentiaalia kuitu-matriisi-rajapintojen tutkimukselle tulevaisuudessa, hän jatkaa.
Väitöstilaisuus perjantaina 1. syyskuuta
Diplomi-insinööri Pekka Laurikaisen materiaalitekniikan alaan kuuluva väitöskirja Characterisation and Validation of the Microscale testing of Fibre Matrix Interphases tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 1.9.2023 kello 12 Hervannan Kampuksella Festia-rakennuksen salissa FA032 Pieni Sali 1 (Korkeakoulunkatu 1, 33720 Tampere). Vastaväittäjänä toimii tohtori Liu Yang, University of Strathchlyde, ja professori Andrea Dorigato, University of Trento. Kustoksena toimii Tenure track -professori Essi Sarlin, tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta, Tampereen yliopisto.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Pekka Laurikainen
050 447 8383
pekka.laurikainen@tuni.fi
Kuvat

Linkit
Tietoja julkaisijasta
Tampereen yliopisto kytkee yhteen tekniikan, terveyden ja yhteiskunnan tutkimuksen ja koulutuksen. Teemme kumppaniemme kanssa yhteistyötä, joka perustuu vahvuusalueillemme sekä uudenlaisille tieteenalojen yhdistelmille ja niiden soveltamisosaamiselle. Luomme ratkaisuja ilmastonmuutokseen, luontoympäristön turvaamiseen sekä yhteiskuntien hyvinvoinnin ja kestävyyden rakentamiseen. Yliopistossa on 21 000 opiskelijaa ja henkilöstöä noin 4 000.
Rakennamme yhdessä kestävää maailmaa.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Tampereen yliopisto
Tampereen yliopistoon valittiin lähes 3700 uutta opiskelijaa1.7.2025 10:55:00 EEST | Tiedote
Tampereen yliopiston suomenkielisiin koulutuksiin on valittu yhteensä lähes 3700 uutta opiskelijaa yhteishaun, avoimen väylän haun ja siirtohaun kautta. Hakijamäärä ja hyväksyttyjen määrä kasvoivat edellisvuodesta. Tampereen yliopisto oli Suomen toiseksi suosituin yliopisto ensisijaisten hakemusten perusteella.
Rasvan kantasolut muistavat lihavuuden – kyky hillitä tulehduksia palautuu vasta vuosien päästä painonpudotuksesta25.6.2025 08:45:00 EEST | Tiedote
Lääketieteellisiin syihin perustuvassa painonpudotuksessa huomio kiinnittyy usein sen positiivisiin terveysvaikutuksiin. Uusin tutkimus kuitenkin osoittaa, että lihavuuden aiheuttamasta yleisestä tulehdustilasta palautuminen voi kestää vuosia.
290 000 viestiä vihapuheesta – tutkimus selvitti, millaista on keskustelu vihapuheesta somessa24.6.2025 09:15:00 EEST | Tiedote
Tutkijat ovat julkaisseet ensimmäisen vihapuhetta metatasolla käsittelevän, laajaan keskusteluaineistoon pohjautuvan tutkimusartikkelin. Tutkimuksen mukaan vihapuheen käsitteen avulla käydään kamppailua tiedosta, totuudesta ja yhteiskunnallisista valta-asetelmista. Keskusteluissa vihapuhetta normalisoitiin ja oikeutettiin samalla väheksyen sen vaikutuksia sekä yhteiskuntaan että vihapuheen kohteisiin.
Väitös: Koulun keskustelukulttuuri ja sosiaalinen pääoma vahvistavat ruotsinkielisten nuorten luottamusta poliittisiin kykyihinsä19.6.2025 10:21:48 EEST | Tiedote
Valtiotieteen maisteri Venla Hannuksela selvittää väitöskirjassaan, miksi ruotsinkieliseen vähemmistöön kuuluvat suomalaisnuoret luottavat kykyihinsä ymmärtää politiikkaa ja vaikuttaa siihen enemmän kuin suomenkieliset nuoret. Tutkimus tunnistaa kaksi selitystä: ruotsinkielisten koulujen avoimemman poliittisen keskusteluilmapiirin ja ruotsinkielisten vahvemman sosiaalisen yhteisön. Vaikka vähemmistöasema osaltaan selittää ruotsinkielisten tilannetta, koulujen poliittiseen keskusteluun ja nuorten yksinäisyyden torjumiseen panostamalla voidaan vahvistaa kaikkien nuorten poliittisen osallistumisen edellytyksiä.
Doktorsavhandling: Skolans diskussionskultur och socialt kapital stärker svenskspråkiga ungdomars förtroende för sin politiska förmåga19.6.2025 10:20:10 EEST | Tiedote
Politices magister Venla Hannuksela undersöker i sin doktorsavhandling varför finländska ungdomar som tillhör den svenskspråkiga minoriteten har större tilltro till sin förmåga att förstå och påverka politik än finskspråkiga ungdomar. Forskningen identifierar två förklaringar: ett öppnare politiskt diskussionsklimat i svenskspråkiga skolor och starkare sociala gemenskaper bland svenskspråkiga. Även om minoritetsstatus delvis förklarar situationen för svenskspråkiga ungdomar, kan satsningar på politiska diskussioner i skolor och på att motverka ungas ensamhet stärka alla ungdomars möjligheter till politiskt deltagande.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme