Jyväskylän yliopisto

Nanotutkijat löysivät optimaalisen reikärakenteen, joka estää lämmön johtumista

Jaa

Jyväskylän yliopiston nanotiedekeskuksen professori Ilari Maasillan tutkimusryhmä on erikoistunut tutkimaan, miten erilaisilla nanorakenteilla voidaan estää tai parantaa lämmön siirtymistä. Tuoreessa tutkimuksessa Maasillan tutkimusryhmä tarkensi tietoa siitä, miten lämmönsiirto estetään yli satakertaisesti reikärakenteissa hyödyntäen lämmön aaltoluonnetta. Tutkimus julkaistiin arvostetussa Physical Review Applied -lehdessä 3. heinäkuuta 2019.

Tutkimuksessa löydettiin optimaalinen reikärakenne, joka minimoi lämmönjohtavuuden ennätysmatalalle tasolle. Kuva: Jyväskylän yliopisto, Ilari Maasilta
Tutkimuksessa löydettiin optimaalinen reikärakenne, joka minimoi lämmönjohtavuuden ennätysmatalalle tasolle. Kuva: Jyväskylän yliopisto, Ilari Maasilta

Lämmön kontrollointiin liittyvät sovellukset ovat tärkeässä osassa esimerkiksi lämmön konvertoinnissa suoraan sähköksi sekä jäähdyttimien ja herkkien säteilyilmaisimien kehitystyössä.

Tutkimuksessa reikärakenteena käytettiin alle mikrometrin paksuisiin eristelevyihin (piinitridi) valmistettuja kahdessa suunnassa jaksollisia reikähiloja. Samanlainen rakenne voitaisiin periaatteessa valmistaa mihin tahansa muuhunkin materiaaliin. 

Tutkimuksessa havaittiin, että on olemassa optimaalinen jaksollinen rakenne, joka minimoi lämmönjohtavuuden ennätysmatalalle tasolle.  Siinä reiät ovat noin 10 mikrometrin etäisyydellä toisistaan.
Työssä havaittiin myös, että jos reikien sisäpinnat saataisiin valmistettua atomaarisen tason sileydellä, voitaisiin lämmön siirtymistä estää vielä voimakkaammin entistä isommilla rakenteilla.
 
”Löydettyjä tuloksia tullaan jatkossa hyödyntämään NASAn kanssa käynnistyneessä yhteistyöprojektissa, jossa samanlaisia rakenteita lisätään avaruustutkimuksessa käytettäviin herkkiin infrapunailmaisimiin”, sanoo professori Ilari Maasilta.

Tutkimusta rahoitti Suomen Akatemia.

Artikkeli: ”Minimizing Coherent Thermal Conductance by Controlling the Periodicity of Two-Dimensional Phononic Crystals” (Yaolan Tian, Tuomas A. Puurtinen, Zhuoran Geng, and Ilari J. Maasilta), Phys. Rev. Applied 12, 014008 (2019)

Linkki julkaisuun: https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.12.014008

Linkki Jyväskylän yliopiston lämpöilmiöiden nanofysiikan tutkimuksen sivuille: https://www.jyu.fi/science/fi/fysiikka/tutkimus/materiaalifysiikka/lampoilmioiden-nanofysiikka

Lisätietoja:

Professori Ilari Maasilta, ilari.j.maasilta@jyu.fi, +358408054098

Tiedottaja Tanja Heikkinen, tanja.s.heikkinen@jyu.fi, p. 050 5818351

https://www.jyu.fi/science/fi

Facebook: jyuscience Twitter: jyscience

Avainsanat

Kuvat

Tutkimuksessa löydettiin optimaalinen reikärakenne, joka minimoi lämmönjohtavuuden ennätysmatalalle tasolle. Kuva: Jyväskylän yliopisto, Ilari Maasilta
Tutkimuksessa löydettiin optimaalinen reikärakenne, joka minimoi lämmönjohtavuuden ennätysmatalalle tasolle. Kuva: Jyväskylän yliopisto, Ilari Maasilta
Lataa

Tietoja julkaisijasta

Jyväskylän yliopisto
PL 35
40014 Jyväskylä

http://www.jyu.fi

Jyväskylän keskustassa sijaitsevan yliopiston kauniilla puistokampuksella sykkii monitieteinen ja moderni tiedeyliopisto – ihmisläheinen ja dynaaminen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomisen kysymyksiin. Jyväskylän yliopisto on ollut tulevaisuuden palveluksessa jo vuodesta 1863, jolloin suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa täältä. Voimanlähteenämme on moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi. www.jyu.fi

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 Jyväskylän yliopisto

Jyväskylän yliopiston Nanotiedekeskus mukaan rakentamaan Pohjoismaiden parasta kemiallisen kuvantamisen infrastruktuuria13.12.2019 13:43:12 EETTiedote

Jyväskylän yliopiston kemialliseen kuvantamiseen liittyvä tutkimus on saanut merkittävän rahoituksen Suomen Akatemialta. Akatemia myönsi Jyväskylän yliopistolle lähes 500 000 euron rahoituksen kemiallisen kuvantamisen tutkimuslaitteiston kehittämiseen. Jyväskylän yliopiston saama rahoitus on osa kolmen yliopiston yhteisen tutkimuskonsortion saamaa 1,6 miljoonan euron rahoitusta. Konsortion tavoitteena on rakentaa Suomeen Pohjoismaiden paras korkean resoluution kuvantamislaitteisto, jolla tutkitaan esimerkiksi nanomateriaaleja ja biomolekyylejä.

Tuore tutkimus: suomalaiset huippu-urheiluseurat tyytymättömiä Suomen rahapelijärjestelmään13.12.2019 07:30:00 EETTiedote

Suurin osa suomalaisista huippu-urheiluseuroista ei saa suoraa rahallista tukea veikkausvoittovaroista ja seurojen vastikkeellinen yhteistyö Veikkauksen kanssa on pääosin vähäistä. Lähes puolet seuroista ei myöskään tiedä, millä perustein veikkausvoittovaroja jaetaan. Jyväskylän yliopiston liikuntatieteellisen tiedekunnan tutkimukseen vastanneet seurat uskovat, että toimilupaperusteiseen rahapelijärjestelmään siirtyminen lisäisi Suomessa huippu-urheilun saamaa tukea.

Väitös 14.12.: Näkymätönkään värähtely ei pääse piiloon – tehokkaita menetelmiä värähtelyn tutkimiseen (Mokaev)12.12.2019 09:30:00 EETTiedote

Meluisat jarrut ja värisevät valot ovat tuttuja ja arkipäiväisiä esimerkkejä epätoivotusta värähtelystä meitä ympäröivissä laitteistoissa. Siinä missä värisevät valot saatavat aiheuttaa vain pientä haittaa elämiimme, voivat laitteistoissa tapahtuvat värähtelyt johtaa vakaviin seurauksiin raskaissa teollisuuskoneissa, kuten lentokoneiden ohjausjärjestelmissä. Tuore väitöstutkimus Jyväskylän yliopistosta vertailee menetelmiä järjestelmien stabiiliuden ja värähtelyn selvittämiseen.

Rahoitusta liikuntateknologian koulutuspolun rakentamiseksi huippu-urheilijoille11.12.2019 14:00:00 EETTiedote

Pohjois-Pohjanmaan ELY-keskus on myöntänyt Jyväskylän yliopistolle ja Kajaanin ammattikorkeakoululle noin 275 000 euroa ESR-rahoitusta liikuntateknologian koulutuspolun rakentamiseksi huippu-urheilijoille. Hankkeen kokonaisbudjetti on noin 400 000 euroa. Liikuntateknologian koulutuspolku huippu-urheilijoille -hankkeen tavoitteena on luoda houkutteleva huippu-urheilijan kaksoisuran mahdollistava ja joustava liikuntateknologian koulutuspolku kahden koulutusorganisaation yhteistyönä.

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