Oulun yliopisto

Elektronisen ihon valmistamiseen uusi toteutus uudella materiaalilla

Jaa

Oulun yliopiston mikroelektroniikan tutkimusyksikön tutkijat ovat käynnistäneet projektin, jonka tavoitteena on kehittää täysin uudenlainen elektronisissa ihoissa käytettävä anturikomponentti ja valmistella sen tulevaa kaupallistamista. Kyseessä oleva anturikomponentti perustuu Oulun yliopistossa kehitettyyn KNBNNO-materiaaliin, joka kykenee muuntamaan mekaaniset (esimerkiksi kosketus, paine ja voima), termiset (muutokset lämpötilassa) ja optiset (esimerkiksi näkyvä ja ultravioletti valo) signaalit samanaikaisesti sähköisiksi signaaleiksi. Tämä tekninen läpimurto laajentaa useiden nykyisten älykkäiden anturitekniikoiden ominaisuuksia ja mahdollistaa entistä paremman anturi-integraation.

Projektissa KNBNNO-materiaalista kehitetään elektronisen ihon valmistuksessa sovellettavia monitoimisia anturimatriiseja, joita voidaan hyödyntää robotiikassa, proteeseissa, terveydenhuollossa ja puettavassa iholle kiinnitettävässä elektroniikassa. KNBNNO:n ainutlaatuinen kilpailuetu on mekaanisen, termisen ja optisen signaalien tunnistaminen samalla materiaalilla, mikä tekee siitä markkinoiden edistyneimmän tunnistuselementin elektronisille ihoille. Projektin rahoittavat Business Finland ja Oulun yliopisto.

Elektroninen iho on ohut, joustava ja mukautuva sähköinen materiaali, joka jäljittelee ihmisihon toiminnallisuuksia ja ominaisuuksia. Sitä voidaan käyttää laajasti terveydenhuollossa, teollisuudessa, robotiikassa sekä uuden sukupolven proteeseissa.Se mahdollistaa esimerkiksi koneiden ja laitteiden kosketuksen ja lämmön tunnistuksen, mikä lisää niiden aistejaja vuorovaikutusmahdollisuuksia ympäristön ja ihmisen kanssa.Seuraavien vuosikymmenien aikana elektroninen iho tulee olemaan yksi avainteknologioista yhteiskunnallisessa muutoksessa kohti älykästä automaatiota sekä ihmisen ja koneen evoluutiota.

Kertokaa tiimistänne ja erityisaloistanne, keitä te olette?

Meillä on projektissa mukana sekä tutkimus- että kaupallistamistiimit. Tutkimustiimin muodostavat tohtorit Yang Bai, Jaakko Palosaari ja Jari Juuti jotka kaikki ovat Oulun yliopiston mikroelektroniikan tutkimusyksikön tutkijoita.

Bai on kehittänyt projektissa hyödynnettävän KNBNNO-materiaalin ja hän on erikoistunut edistyneisiin energiankeruu- ja anturimateriaaleihin lähes 10 vuoden ajan, tohtoriopinnot mukaan lukien. Tällä hetkellä hän toimii pienitehoisten omavaraisten anturijärjestelmien apulaisprofessorina. Palosaari on mikroelektroniikan tutkimusyksikön tutkijatohtori. Hän on suunnitellut, valmistanut ja karakterisoinut pietsosähköisiä laitteita yli 10 vuoden ajan. Hänellä on laaja kokemus värähtelevien mikromekaanisten rakenteiden toteuttamisesta ja mittausten suorittamisesta sekä laboratorio-olosuhteissa että käytännön sovelluksissa. Juuti toimii yliopistotutkijana ja hänellä on yli 20 vuoden kokemus T&K-työstä pietsosähköisten materiaalien, funktionaalisten komposiittien, toimilaitteiden, moottorien ja energiankeräimien parissa liittyen erilaisiin mikromekaniikan, korkean taajuuden ja printattavan elektroniikan sovelluksiin. Hän on toiminut kymmenissä EU:n, Suomen Akatemian, TEKES/Business Finlandin, MATINEn ja yritysten rahoittamissa tutkimushankkeissa.

Kaupallistamistiimin muodostavat KTM Miika Miinala, DI Eira Hurskainen sekä TkT, työelämäprofessori Janne Haverinen ja innovaatioasiamies Pekka Räsänen.

Miinala on suorittanut kansainvälisen liiketoiminnan tutkinnon, ja hänellä on laaja kaupallinen kokemus kansainvälisestä myynnistä ja liiketoiminnan kehittämisestä, yritysrahoituksesta sekä liikkeenjohdon konsultoinnista eri toimialoilla. Hurskainen on insinööritaustainen liike-elämän ammattilainen ja kokenut markkinatutkija ja liiketoiminnan kehittäjä. Haverinen on Indoor Atlasin perustaja, yrittäjä, keksijä ja tieteentekijä. Hänen nimissään on yli 10 patenttia ja 25 patenttihakemusta. Hän on myös Oulun yliopiston työelämäprofessori. Räsänen on teollis- ja tekijänoikeuksien asiantuntija, jolla on pitkän linjan kokemus immateriaalioikeuksien hallinnasta ja teknologian siirroista.

Mikä on teidän lähestymistapanne älykkääseen ihoon, ja miten se eroaa muista?

Tämän projektin perustavana ydinteknologiana on uusi funktionaalinen materiaali, joka pystyy muuntamaan samanaikaisesti valon, lämmön ja liikkeen sähköksi. Siksi sitä voidaan käyttää monisensorijärjestelmissä ja/tai energiankeruuseen useasta lähteestä. Materiaalilla on arvoa monilla eri markkinoilla, missä e-iho on yksi vaihtoehdoista, joiden kaupallistamismahdollisuuksia haluamme tutkia pidemmälle. Tämän uuden KNBNNO-materiaalin avulla kolme perinteistä anturia voidaan yhdistää yhdeksi, mikä säästää sekä kustannuksia että karkeasti laskettuna 2/3 tilantarpeesta. Ratkaisumme eroaa muista eniten siinä, että yksi materiaali tai komponentti mahdollistaa useita sensoritoimintoja. Se on siis eräänlainen all-in-one-sensoriratkaisu, joka on kilpaileviin monisensoriratkaisuihin verrattuna perustavalla tavalla edistyksellisempi.

Kenelle tutkimustuloksista on hyötyä ja miten?

Yksi esimerkki on robotiikka. Teollisuudessa käytetään robottikäsiä, -raajoja ja -ajoneuvoja automaattiseen massatuotantoon sekä tehtävien suorittamiseen ankarissa tai vaikeapääsyisissä paikoissa. Ne tarvitsevat monia ihmisen ihon aistitoimintoja, kuten paineen, kiihtyvyyden, kitkan, lämpötilan ja valon tunnistamista vastaavia sensoritoimintoja, jotta käyttäjät saisivat tarkkaa palautetta ja voisivat etäohjata robottitoimintoja paremmin. Teknologiamme ansiosta pieni robottisormen kärjen alue voi ”tuntea” ihmisen ihon tavoin tunnistamalla valon, lämmön ja voiman tuottamia signaaleja. Ratkaisumme tekee järjestelmien suunnittelusta ja integroimisesta paljon nykyistä yksinkertaisempaa. Käyttäjät, kuten robottiteollisuus, voivat siis säästää merkittävästi materiaali-, suunnittelu- ja integrointikustannuksissa.

Mikä on tutkimuksenne keskeisin tavoite, mitä odotatte saavuttavanne?

Tutkimuksen keskeisin tavoite on uuden teknologian ja konseptin toimivuuden ja etujen osoittaminen eri sektoreilla, kuten robotiikassa, hyvinvointialalla ja puettavissa laitteissa. Kaupallistamistoimintojen keskeisin tavoite on luoda suhde potentiaalisiin kumppaneihin ja tunnistaa tuleva liiketoimintamalli, joiden kautta voidaan valmistautua markkinoille siirtymiseen projektin jälkeen.

Mikä on tavoitteenne lähitulevaisuudessa? Miksi tämä ala on tärkeä ja mielenkiintoinen?

Älykäs sensorointi ja esineiden internet luovat perustan lähitulevaisuudessa toteutuville konsepteille, kuten älykkäille kaupungeille ja yhteiskunnille sekä teollisuus 4.0:lle. Turvallisuuden, mukavuuden ja vaivattomuuden takaamiseksi tarvitaan lukematon määrä kaikkiin ihmiselämän eri osa-alueisiin liittyviä antureita. Teknologiamme auttaa ratkaisemaan haasteita mahdollisimman monien signaalien havaitsemiseen ja suuren tietomäärän samanaikaiseen keräämiseen liittyen sovellusten vaatimassa tilavuudessa. Viime kädessä se edistää edellä mainittujen älykkäiden konseptien kehittämistä.

Mihin ongelmaan, ilmiöön, kysymykseen tai asiayhteyteen tutkimustulokset liittyvät? 

Yhtenä tavoitteena on löytää uutta KNBNNO-materiaaliamme parhaiten hyödyntävä sovellusalue. Materiaali syntyi uteliaisuuteen perustuneesta tieteellisestä tutkimuksesta ilman etukäteen mietittyä markkinaa, joten nyt tehtävänä on rajata sovellusalue ja saada jalansija tällä markkina-alueella.

Kenelle tutkimukella ja sen tuloksilla on merkitystä ja hyötyä?

Mahdollisia hyötyjiä ovat kaikki, jotka käyttävät tai haluavat käyttää antureita ja monisensoriratkaisuja teollisuudessa tai kulutuselektroniikassa. Ratkaisumme ovat yksinkertaisempia suunnitella ja integroida nykyisiin ratkaisuihin verrattuna. Tilansäästö puolestaan avaa mahdollisuuksia suorituskyvyn kasvattamiseen esim. spatiaalisen resoluution suhteen.Siksi käyttäjät, esimerkiksi robotiikkateollisuus, voivat hyötyä huomattavasti pienemmistä materiaali-, suunnittelu- ja integrointikustannuksista sekä lopputuotteen paremmista ominaisuuksista.

Minkälaista tieteellistä merkitystä odotatte tuloksilla olevan?

Projektin onnistuminen innostaa tiedeyhteisöä kehittämään materiaalia edelleen niin, että se kykenee suorittamaan monisensoritehtäviä ja energiankeruuta useasta lähteestä entistä paremmin. Teknologiakonseptimme ratkaisee haasteen useiden signaalien samanaikaisesta keräämisestä, maksimoiden saatavissa olevan tietomäärän, joka myötävaikuttaa uusien älykkäiden konseptien kehittämiseen.KNBNNO ja sitä seuraavat materiaaliperheet voivat tulevaisuudessa korvata monimutkaiset monianturiratkaisut yhdellä, kokoa säädettävällä materiaalilla.

Suunnitteletteko yrityksen perustamista tulevaisuudessa?

Yrityksen perustaminen on ehdottomasti yksi vaihtoehto projektin jälkeisen liiketoiminnan malliksi. Se on ykkösvaihtoehto, mutta tutkimme tarkoin useita kaupallistamisvaihtoehtoja projektin edetessä ja valitsemme niistä tälle teknologialle sopivimman.

https://youtu.be/coX0jk3gLsA
Video energiakeräämisestä
Siirry videokanavalle

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Tietoja julkaisijasta

Oulun yliopisto
Oulun yliopisto
Pentti Kaiteran katu 1
90570 Oulu

0294 480 000http://www.oulu.fi/yliopisto/

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat mediatiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Oulun yliopisto

Polku yrittäjyyteen ja korkeakoulutukseen alkaa varhain – lapsuudenaikaiset tekijät yhteydessä työuraan ja työhyvinvointiin keski-iässä22.1.2021 07:00:00 EETTiedote

Lapsuudenaikaiset sosiaaliset investoinnit, kuten panostukset koulutukseen sekä kasvuympäristön asenneilmasto, muovaavat tulevaa työuraa. Varhaislapsuudessa äidin kannustava asenne taloudelliseen itsenäisyyteen ennustaa päätymistä yrittäjän tai korkeakoulutetun uralle. Maanviljelijäperheessä kasvaminen ennustaa yrittäjyyttä ja oma hyvä koulumenestys korkeakoulutusta.

Luonnontuotteiden jalostaminen kasvussa Suomessa. Uhkana ulkomaiset tuoteväärennökset20.1.2021 08:30:41 EETTiedote

Luonnontuotteiden ja terveysperusteisten elintarvikkeiden kasvava suosio maailmalla houkuttelee tuoteväärennöksiä kansainvälisille markkinoille. Oulun yliopistossa luonnontuotteita tutkivassa mittaustekniikan yksikössä törmättiin hiljattain ulkomailta tuotuun väärennettyyn mustikkajauheeseen. Tutkija suosittaakin alalle tarkempien laboratoriotutkimusten hyödyntämistä paitsi laadun varmistamiseksi myös tuotekehityksen edistämiseksi. Kainuussa tutkijoiden ja yritysten tiivis yhteistyö on poikinut runsaasti uusia tuoteinnovaatioita.

Suomen Akatemialta lähes 13 miljoonaa euroa Oulun yliopiston tutkimuksen profiilialojen vahvistamiseen14.1.2021 09:13:46 EETTiedote

Suomen Akatemia on tehnyt rahoituspäätökset yliopistojen tutkimuksen profiloitumisen vahvistamiseksi vuosille 2021-2026. Oulun yliopistolle myönnettiin 12,79 miljoonaa euroa tukemaan sen ennestään vahvoja tutkimusaloja, jotka liittyvät arktisuuteen, elinikäiseen terveyteen ja 6G:hen. Kansainvälinen asiantuntijapaneeli arvioi Oulun yliopiston hakemuksen erinomaiseksi.

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