Liekkisynteesin prosessin parempi tuntemus vie lähemmäs funktionaalisten nanomateriaalien tehokasta tuotantoa

Nanoteknologia on noussut 2000-luvulla yhdeksi merkittävimmistä teollisuusaloista maailmanlaajuisesti. Samalla kun nanomateriaaleja hyödynnetään yhä useammissa tuotteissa, tarve niiden tehokkaalle ja edulliselle tuotannolle kasvaa.

– Liekkispraypyrolyysi, joka sisältää väitöstutkimukseni fokuksessa olevan nesteliekkiruiskutuksen, on yksi lupaavimmista menetelmistä tuottaa nanohiukkasia tehokkaasti, jatkuvasti ja edullisesti. Yksinkertaistettuna synteesi perustuu nestemäisen lähtöaineliuoksen polttamiseen vety- tai happiliekissä, kertoo Miika Sorvali.

Liekkimenetelmissä nanomateriaalien tarkkojen ominaisuuksien hallinta on kuitenkin haastavaa korkeiden lämpötilojen ja lyhyiden aikaskaalojen vuoksi, eikä hiukkasten muodostumisprosesseja tunneta vielä riittävän tarkasti. Sorvali tutki väitöskirjassaan rautaoksidihiukkasten muodostumista rautanitraatista, painottaen materiaalin kidefaasia. Muodostuvan materiaalin kidefaasi osoittautui olevan muokattavissa prosessiparametreja ja prekursoriliuoksen kemiallista koostumusta säätelemällä.  

– Muodostuvaa nanomateriaalia on vaikea tutkia liekkisynteesin eri vaiheissa vaikuttamatta samalla hiukkasten muodostumisprosessiin. Siksi tutkimusta eri tekijöiden vaikutuksesta lopulliseen materiaaliin tarvitaan prosessin syvälliseen ymmärtämiseen, kertoo Sorvali.

Nesteliekkiruiskutuksella tuotetuilla nanohiukkasilla jo sovelluskohteita

Miika Sorvali tutki väitöskirjassaan myös nesteliekkiruiskutuksella valmistettujen nanohiukkasten hyödyntämistä kahdessa erillisessä sovellutuksessa. Lupaavia tuloksia saatiin sekä magnetoreologisen nesteen sedimentaatiokäyttäytymisen parantamisessa, että tehokkaasti eri nesteitä hylkivässä nanopinnoitteessa.

– Koska nanohiukkasia on tarkoitus hyödyntää todellisissa sovellutuksissa, etenkin tekniikan alalla käytännön hyödyntämistä on tärkeää nostaa esille perustutkimuksen ohella, Sorvali sanoo.

Tampereelta kotoisin oleva Miika Sorvali valmistui diplomi-insinööriksi ja matemaattisten aineiden opettajaksi 2017 ja jatkoi väitöskirjatutkijaksi Tampereen yliopiston aerosolifysiikan yksikössä. Tällä hetkellä hän toimii tuntiopettajana Tampereen yliopistossa.

Diplomi-insinööri Miika Sorvalin aerosolifysiikan alaan kuuluva väitöskirja ”Crystallographic Phase Control of Iron Oxide Particles in Liquid Flame Spray and Utilization of Nanoparticles in Applications” tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 12.11.2021 klo 12 Hervannan kampuksella Sähkötalon salissa SA203 (Korkeakoulunkatu 3, Tampere). Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Anna Lähde Itä-Suomen yliopistosta, ja tilaisuutta valvoo professori Jyrki Mäkelä Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnasta.