Termisesti ruiskutettuja keraamipinnoitteita käytetään esimerkiksi suojaamaan koneen osia kulumiselta tai korroosiolta. Erittäin korkeissa lämpötiloissa tai muissa haastavissa olosuhteissa keraamipinnoitteet ovat erinomainen vaihtoehto myös sähköiseksi eristeeksi. Monista eduista huolimatta pinnoitteiden käyttö sähköeristeenä on kuitenkin vielä varsin vähäistä.
Alan kirjallisuudessa on aiemmin julkaistu melko vähän tutkimustietoa keraamipinnoitteiden sähköisistä ominaisuuksista. Lisäksi aiemmat tutkimukset ovat olleet varsin suppeita keskittyen usein lähinnä tiettyihin perusominaisuuksiin perusolosuhteissa. Pinnoitteiden sähköiset ominaisuudet eivät ole vakioita, vaan vaihtelevat merkittävästi mm. olosuhteiden mukaan.
– Mitä haastavampi on suunniteltava laite, sitä tärkeämpää on tuntea kattavasti eristysmateriaalin ominaisuudet, niiden vaihtelu ja kyseiseen eristysmateriaaliin perustuvan eristysrakenteen luotettavuus sen koko eliniän ajalle. Mahdollisimman kattava kuva materiaalin potentiaalista on tähän mennessä saatu hyödyntämällä erilaisia mittausjärjestelyjä ja -olosuhteita, Minna Niittymäki toteaa.
Räätälöidyt mittausmenetelmät keraamipinnoitteille
Minna Niittymäen väitöstyön yksi tärkeimmistä tavoitteista olikin kehittää juuri keraamipinnoitteille sopivia menetelmiä erilaisten sähköisten ominaisuuksien määrittämiseen. Kun tiedetään sähköiset ominaisuudet kattavasti, voidaan luotettavasti vertailla erilaisia pinnoitemateriaaleja ja arvioida niiden kestävyyksiä erilaisissa käyttöolosuhteissa.
– Väitöstyössäni tutkin erityisesti alumiinioksidipohjaisia pinnoitteita, jotka oli prosessoitu erilaisilla ruiskutusmenetelmillä ja -parametreilla. Tulokset kertovat, että valitulla ruiskutusmenetelmällä on selkeä yhteys sähköisiin ominaisuuksiin, Niittymäki sanoo.
Niittymäki tutki työssään myös, miten erilaiset ympäristöolosuhteet vaikuttavat keraamipinnoitteiden sähköisiin ominaisuuksiin. Mittauksia tehtiin erilaisissa lämpötiloissa ja ilmankosteuksissa.
– Mittaustulosten mukaan pinnoitteet ovat herkkiä kosteudenvaihtelulle. Korkeissa lämpötiloissa puolestaan pinnoitteet säilyttävät eristyskykynsä hyvin, Niittymäki kertoo.
Minna Niittymäen väitöskirja tuo alalle kaivattua uutta tietoa keraamipinnoitteiden sähköisistä ominaisuuksista erilaisissa jännite- ja ympäristörasituksissa.
Diplomi-insinööri Minna Niittymäen sähkötekniikan alaan kuuluva väitöskirja Electrical performance of insulating coatings in different environmental conditions tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunnassa 18.11.2022 klo 12 Hervannan kampuksella Tietotalon salissa TB109 (Korkeakoulunkatu 1, Tampere). Vastaväittäjänä toimii professori Frank Mauseth, NTNU Norwegian University of Science and Technology. Kustoksena toimii dosentti Kari Lahti Tampereen yliopiston informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunnasta.
Väitöskirja on luettavissa verkossa.
Kuva: Antti Hildén