Tampereen yliopisto

Väitös: Painotekniikat mahdollistavat elektroniikan valmistuksen myös hylkiville pinnoille

Jaa

Painotekniikoiden avulla voidaan valmistaa saumattomasti ympäristöön sulautuvaa elektroniikkaa tavoilla, jotka eivät ole perinteisten menetelmien ulottuvissa. Mahdollisuudet erilaisten laiteratkaisujen luomiseen ovat kuitenkin toistaiseksi rajalliset, koska esimerkiksi hylkiville pinnoille tulostaminen on usein varsin haastavaa. DI Riikka Mikkosen väitöstutkimuksen tavoitteena on löytää suoraviivaisia tapoja myös hylkivien alustojen pinnoittamiseen tulostamalla. Mikkosen mukaan kuviointistrategioita tutkimalla voidaan laajentaa käytettävissä olevien materiaalien valikoimaa, jolloin yhä useampien älykkäiden, rakenteisiin upotettujen laitteiden valmistus mahdollistuu.

Riikka Mikkonen. Kuva: Tiina Mikkonen
Riikka Mikkonen. Kuva: Tiina Mikkonen

Elektroniikan merkitys jokapäiväisessä elämässä kasvaa jatkuvasti, mutta erilaisten laitteiden määrä ei voi loputtomasti lisääntyä, ja siksi onkin alettu etsiä tapoja sulauttaa elektroniikka ja älykkyys huomaamattomasti ympäristöön. Painettava elektroniikka voisi tarjota ratkaisun, sillä painamalla voidaan valmistaa mukautuvia laitteita, jotka voivat parhaimmillaan olla sekä moniulotteisia että pehmeitä, taipuvia ja jopa venyviä. Lisäksi painamalla voidaan saavuttaa etuja laitteiden painon, paksuuden ja hinnan osalta perinteisiin menetelmiin verrattuna. Edellä mainituista syistä painettua elektroniikkaa voitaisiin hyödyntää esimerkiksi ihmisen ja koneen välisissä käyttöliittymissä ja IoT-sovelluksissa esimerkiksi terveydenhuollossa, autoteollisuudessa ja kuluttajaelektroniikassa.

– Huomattavasta potentiaalistaan huolimatta painettavan elektroniikan eräs keskeinen ongelma on soveltuvien materiaalien rajallisuus. Esimerkiksi jos alusta hylkii nesteitä, voi elektroniikan kuviointi nestemäisillä musteilla osoittautua verrattain haastavaksi. Tällöin materiaaleja ei voida hyödyntää painetuissa laitteissa, vaikka niillä muuten olisi sovelluksen kannalta houkuttelevia sähköisiä tai mekaanisia ominaisuuksia, sanoo Mikkonen.

Innovatiivisia prototyyppejä mustesuihkutulostuksella

Väitöstyössään Mikkonen on tutkinut mahdollisuuksia pinnoittaa sähköisillä materiaaleilla alustoja, jotka hylkivät vettä ja monia muita nesteitä. Koska suurin osa laiteratkaisuista vaatii useamman toiminnallisen kerroksen lisäämistä, työn toinen tavoite oli kartoittaa mahdollisimman yksinkertaisia valmistustapoja monikerroselektroniikan valmistukseen painotekniikoin. Mikkonen kehitti työssään esimerkiksi mustesuihkutulostettavan silikonimusteen, jota hän käytti eristeenä monikerrosjohdinrakenteissa ja kosketusta havainnoivissa paineantureissa.

– Digitaaliset valmistusmenetelmät kuten mustesuihkutulostus ovat erityisen hyödyllisiä etenkin prototyyppien valmistuksessa, koska uusia rakenteita voidaan luoda yksinkertaisesti tulostimelle syötettävää kuvatiedostoa muokkaamalla. Lisäksi pisara pisaralta -lisäysmenetelmä vähentää valmistuksessa syntyvän jätemateriaalin määrää verrattuna menetelmiin, joissa tarvitaan esimerkiksi maskeja tai sabluunoja painokuvan muodostamiseen. Nykyään elektroniikkaa voi valmistaa kuluttajille suunnatuilla pöytätulostimilla, joten valmistusmenetelmien haltuunotto ja protoilu onnistuu keneltä tahansa, Mikkonen kertoo.

Valmistuksellisesti lopputulos on aina laitevaatimusten, materiaalivalintojen ja valmistustekniikoiden keskinäinen kompromissi. Mikkosen tutkimustulokset viittaavat kuitenkin siihen, että jos huolelliseen valmistukselliseen optimointiin sekoittaa ripauksen luovuutta, erilaisia sähköisiä ratkaisuja voi valmistaa verrattain helposti ja suoraviivaisesti jopa haastaville pinnoille. Esimerkiksi työssä valmistetut ohuet ja pehmeät silikonipohjaiset rakenteet voisi sulauttaa vaikkapa pehmorobotteihin.

Mikkonen on kotoisin Valkeakoskelta ja työskentelee tällä hetkellä tutkimus- ja kehitysinsinöörinä Forciotilla. Yritys kehittää IoT-anturiratkaisuja, jotka perustuvat painettavan ja venyvän elektroniikan ratkaisuihin.

Diplomi-insinööri Riikka Mikkosen elektroniikan alaan kuuluva väitöskirja Studies of Low Surface Energy Materials for Printed Electronics Applications tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunnassa perjantaina 17.6.2022 klo 12 alkaen Tietotalon salissa TB109, Korkeakoulunkatu 1. Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Wim Deferme Hasseltin yliopistosta. Kustoksena toimii professori Matti Mäntysalo informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunnasta.

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Riikka Mikkonen
050 448 1269
riikka.mikkonen@tuni.fi

Kuvat

Riikka Mikkonen. Kuva: Tiina Mikkonen
Riikka Mikkonen. Kuva: Tiina Mikkonen
Lataa
Riikka Mikkonen. Originaali. Kuva: Tiina Mikkonen
Riikka Mikkonen. Originaali. Kuva: Tiina Mikkonen
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: Yritysten tulee linjata arvonluontinsa taloudellisten, sosiaalisten ja ekologisten kestävyystavoitteiden kanssa23.6.2022 14:52:05 EEST | Tiedote

Vallitsevat liiketoiminta- ja arvonluontimallit korostavat edelleen liiketoiminnan ja asiakkaiden näkökulmia jättäen muut sidosryhmät vähemmälle huomiolle. KTM Riikka Tapaninahon väitöskirja tarjoaa vaihtoehtoisen mallin tyypillisille käsityksille liiketoiminnasta ja arvonluonnista. Erityisesti viimeaikaiset globaalit kriisit ovat osoittaneet, kuinka riippuvaisia olemme toisistamme ja luonnonympäristöstä niin paikallisesti kuin globaalisti. Näiden riippuvuuksien ja suhteiden ymmärtäminen tulisi olla tämän päivän johtajien ydinosaamista.

Väitös: Robotit ovat tulossa työelämään, mutta työkavereina ne koetaan uhaksi21.6.2022 15:05:10 EEST | Tiedote

YTM Nina Savelan sosiaalipsykologian väitöskirja tarkastelee robotteihin kohdistuvia ennakkoasenteita. Lisääntyvä vuorovaikutus robottien kanssa työpaikoilla herättää epämukavuutta sekä haastaa työhön ja työyhteisöön sitoutumista. Väitöstutkimus esittää, että robottien esitteleminen työntekijöinä korostaa niiden sosiaalista toimijuutta, mikä uhkaa ihmisten identiteettiä ja auktoriteettiasemaa.

Väitös: Aktivoiva alkuverryttely ehkäisee liikuntavammoja lasten jalkapallossa21.6.2022 09:00:17 EEST | Tiedote

Sekä äkilliset liikuntavammat että rasitusvammat ovat yleisiä lasten jalkapalloharrastuksessa. LL Matias Hilska havaitsi väitöstutkimuksessaan, että jopa kolmasosa ilman kontaktia sattuvista alaraajavammoista voidaan ehkäistä hermo-lihasjärjestelmää aktivoivan alkuverryttelyn avulla. Suurin vammoilta suojaava vaikutus saavutetaan harjoittelemalla säännöllisesti 2–3 kertaa viikossa.

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