Tampereen yliopisto

Väitös: Kuvantaminen avaa uusia mahdollisuuksia materiaalitieteeseen

Jaa

Esimerkiksi autoja ja lentokoneita suunniteltaessa on otettava huomioon, miten materiaalien ominaisuudet ja käyttäytyminen muuttuvat eri olosuhteissa. Diplomi-insinööri Guilherme Corrêa Soares tutki väitöstyössään materiaalien mekaanista käyttäytymistä ääriolosuhteissa kuten erittäin korkeissa lämpötiloissa ja törmäyksissä suurella nopeudella. Optisilla ja infrapunamittauksilla saadun tiedon avulla voidaan tulevaisuudessa kehittää kevyempiä, vahvempia ja turvallisempia materiaaleja.

Guilherme Corrêa Soares Kuva: Annso Rudolph
Guilherme Corrêa Soares Kuva: Annso Rudolph

Materiaalit joutuvat äärimmäisiin olosuhteisiin esimerkiksi silloin, kun autonkori muokkaantuu auto-onnettomuudessa tai avaruusalus palaa Maan ilmakehään, jossa se kuumenee kitkan vaikutuksesta. Kun koneita ja laitteita suunnitellaan, on tärkeää ymmärtää, miten materiaalit käyttäytyvät käyttötarkoitusta vastaavissa olosuhteissa.

– Insinööreille ja materiaalitieteilijöille on arkipäivää tutkia materiaalien kestävyyttä kuormituksessa. Perinteisillä testausmenetelmillä on kuitenkin vaikeaa tutkia materiaalien käyttäytymistä suurilla nopeuksilla ja korkeissa lämpötiloissa. Uusien suureen kuvantamisnopeuteen kykenevien optisten ja infrapunakameroiden avulla saadaan paljon enemmän numeerista tietoa materiaalien käyttäytymisestä eri olosuhteissa, Soares sanoo.

Materiaalien käyttäytymisen analysointi optisilla ja infrapunakameroilla ei ole aivan yksinkertaista edes silloin, kun koe tapahtuu hitaasti ja näyte on huoneenlämpötilassa. Vaikeudet kasvavat huomattavasti muodonmuutosnopeuden ja lämpötilan kasvaessa, ja todella nopeat kokeet kestävätkin vain kymmeniä tai satoja mikrosekunteja. Tuolloin näyte voi olla reilusti yli tuhannen celsiusasteen lämpötilassa lähellä sulamispistettä.

Väitöstutkimuksessaan Soares kehitti tutkimusmenetelmän, joka yhdistää mekaanisen kokeen eli materiaaliin kohdistuvan voiman mittaamisen, voiman aiheuttaman muodonmuutoksen mittaamisen optisilla kameroilla, sekä plastisen työn aikaan saaman adiabaattisen kuumenemisen eli lämpötilan mittaamisen infrapunakameroilla. Työssä esitetään myös ratkaisuja mittausdatan samanaikaiseen keräämiseen vain mikrosekunteja kestävässä kokeessa, useiden suurnopeuskameroiden tuottaman mittausdatan esittämiseen samassa koordinaatistossa sekä infrapunakameran mittamaan lämpötilan kalibroimiseen todellista pintalämpötilaa vastaavaksi.

Kuvantamalla voidaan tutkia materiaaleja ääriolosuhteissa

Soares tutki useiden metallien ja metalliseosten käyttäytymistä erilaisissa kuormitusolosuhteissa jopa 1350 celsiusasteen lämpötilassa. Mittausten tuottaman valtavan datamäärän vuoksi tuloksia oli hankala esittää helposti luettavassa muodossa. Tämän vuoksi Soares kehitti useita erilaisia graafisia esitysmuotoja, jotka visualisoivat materiaalin mekaanisen lujuuden, muodonmuutosnopeuden, lämpötilan, ja muodonmuutoksen määrän väliset yhteydet ennen näkemättömän laajassa skaalassa.

– Tutkimukseni osoitti, että kuvantamismenetelmät tuottavat arvokasta tietoa materiaalien käyttäytymisestä. Tulosten avulla voidaan kehittää ja todentaa nykyisiä materiaalimalleja ja ohjata teollisuuden tuotesuunnittelua, Soares kertoo.

Diplomi-insinööri Guilherme Corrêa Soaresin materiaalitieteen alaan kuuluva väitöskirja Thermomechanical Behaviour of Materials under Extreme Conditions Studied with High-Speed Optical and Infrared Imaging tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 22.4.2022 klo 12 alkaen Hervannan kampuksella, Konetalon salissa K1702 (Korkeakoulunkatu 6, Tampere). Vastaväittäjinä toimivat professori Pascal Forquin Grenoblen yliopistosta ja Dr Stephen Walley Cambridgen yliopistosta. Kustoksena toimii professori Mikko Hokka tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnasta.

Tilaisuus on englanninkielinen.

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Guilherme Corrêa Soares
guilherme.correasoares@tuni.fi

(yhteydenotot englanniksi)

Kuvat

Guilherme Corrêa Soares Kuva: Annso Rudolph
Guilherme Corrêa Soares Kuva: Annso Rudolph
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Tampereen yliopisto
Tampereen yliopisto
Kalevantie 4
33014 TAMPEREEN YLIOPISTO

p. 0294 5211https://www.tuni.fi

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 lähes 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

Väitös: Yksinkertaiset linjaorganisaatiot ja tiukat toimenkuvat estivät 1980-luvulla suomalaisten yleisten kirjastojen kehittämisen24.5.2022 14:00:00 EEST | Tiedote

Usko keskitetyn, systemaattisen suunnittelun voimaan käynnisti sodanjälkeisenä aikana suurten yleisten kirjastojen hallinnon kehittämisen. FL Mikko Laakso osoittaa väitöstutkimuksessaan, että kirjastojen tiukka sitoutuminen Kouluhallituksen malliohjesääntöihin esti paikallisten olosuhteiden huomioon ottamisen. Laakson mukaan Suomen suurissa yleisissä kirjastoissa onnistuttiin kuitenkin kohtalaisen hyvin seuraamaan kirjastojen hallinnon ja johtamisen kansainvälistä kehitystä. Uudet vaikutteet levisivät Suomeen 1940─1980 -luvuilla erityisesti ruotsalaisten ja tanskalaisten kirjastoalan asiantuntijoiden suodattamina.

Väitös: Immunologisten sairauksien ja niihin käytettyjen lääkeaineiden tutkimus voi auttaa löytämään kohdennetumpia hoitoja24.5.2022 10:00:00 EEST | Tiedote

Filosofian maisteri Maaria Palmrothin väitöskirjatutkimuksissa selvitettiin harvinaisen IRF2BP2-mutaation aiheuttaman immunologisen sairauden tautimekanismeja sekä tutkittiin autoimmuunisairauksien ja verisyöpien hoidossa käytettyjen lääkkeiden, JAK-estäjien, ominaisuuksia. Immunologisten sairauksien ja niiden hoitoon käytettyjen lääkkeiden molekyylitason tuntemus voi tulevaisuudessa mahdollistaa kohdennetumpien hoitojen löytymisen potilaille.

Taloustieteen väitös: Ruotsin politiikka lisännyt eriarvoisuutta23.5.2022 11:18:30 EEST | Tiedote

Voi vaikuttaa paradoksaaliselta, miten Pohjoismaat ovat yhdistäneet tasa-arvon ja korkean verotuksen kilpailukykyisiin talouksiin. Perinteisesti taloustieteessä on ajateltu, että tasa-arvolla ja taloudellisella tehokkuudella on vaihtosuhde, mutta Pohjoismaiden menestys ei ole ollut sattumaa. Tasa-arvo, taloudellinen turva ja dynaamiset taloudet voivat täydentää toisiaan. KTM ja TM Heikki Palviainen tutki taloustieteen väitöskirjassaan köyhyyden kehitystä ja sosiaaliturvajärjestelmien vaikutusta tulojen uudelleenjakoon ja työllisyyteen Suomessa ja muissa Pohjoismaissa.

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