Tutkimus

Tampereen yliopistoon viisi uutta luonnontieteiden ja tekniikan tutkijatohtoria

Hervannan kampusaluetta ilmakuvassa
Suomen Akatemian luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunta (LT) on myöntänyt rahoituksen 44 uudelle tutkijatohtorille. Tampereen yliopiston tutkijoista viisi sai rahoituksen: Erkka Frankberg, Maria Goossens, Mika-Matti Laurila, Tero-Petri Ruoko ja Jan Viljanen.

Toimikunta käyttää valittujen tutkijatohtoreiden rahoitukseen noin 11 miljoonaa euroa. Kolmivuotisen rahoituksen sai 14 prosenttia hakijoista.

Toimikunta painotti valinnoissaan hakijoiden pätevyyttä ja tutkimushankkeen tieteellistä laatua. Rahoitetut tutkijatohtorit tekevät korkeatasoista tutkimusta ja heillä on vahvat yhteistyöverkostot.

Uutta tietoa lasin ja keraamisten materiaalien plastisuudesta

Erkka Frankberg (ENS) tutkii lasin plastisuutta huoneenlämpötilassa.

Oksidilasit ovat olennainen osa modernia maailmaa, mutta niiden käyttökelpoisuutta rajoittaa niille tyypillinen hauraus huoneenlämpötilassa. Lasimateriaalit, kuten oksidit, karbidit ja nitridit, mahdollistavat laajan valikoiman räätälöityjä toiminnallisia ominaisuuksia eristeistä puolijohteisiin. Ne läpäisevät näkyvää valoa, ovat kemiallisesti vakaita ja kestävät hyvin lämpöä. Lasien ja keramiikan hauras luonne alhaisessa lämpötilassa rajoittaa kuitenkin näiden materiaalien joustavaa käyttöä nykyteknologioissa, ja siksi niiden sitkeyden lisääminen on ollut yksi materiaalitieteen ensisijaisista tavoitteista vuosikymmenien ajan.

Frankberg yhdistää tutkimuksessaan disruptiivisen valmistustekniikan, fysiikan perustutkimuksen sekä huippuluokan kokeelliseen tieteen luodakseen uutta perustavanlaatuista tietoa lasin ja keraamisten materiaalien matalan lämpötilan plastisuusilmiöistä.

Teknologiaa ilmastonmuutoksen kustannustehokkaaseen torjuntaan

Maria Goossensin tutkimuksen otsikkona on HALT - Hybridi adsorptio ja matalalämpöteknologia hiilidioksidin talteenottoon. Projektissa tutkitaan innovatiivista CO2-talteenottojärjestelmää, joka yhdistää kaksi erillistä tekniikkaa: matalalämpötilamenetelmän ja adsorption.

Ilmastonmuutoksen torjunnassa hiilidioksidin (CO2) talteenotolla ja varastoinnilla on tärkeä rooli hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä lyhyellä aikavälillä. Lisäksi nämä teknologiat antavat lisää aikaa siirtyä kestäviin energialähteisiin ja niiden yhdistäminen bioenergiaan voi johtaa CO2:n poistumiseen ilmakehästä eli “negatiivisiin päästöihin”.

Tutkimuksen tavoitteena on minimoida ehdotetun hybridiratkaisun CO2-talteenottokustannukset ja niihin liittyvät tekniset ja taloudelliset riskit. Projektin aikana menetelmän kypsyys nostetaan tekniseen valmiustasoon (TRL) 3 ja valmistellaan TRL 4:een, mikä on merkittävä askel laajennettaessa käytettävissä olevia teknologioita ilmastonmuutoksen torjumiseksi kustannustehokkaasti.

Ultraohuita herkkiä antureita biosignaalimittauksiin

Mika-Matti Laurila (ITC) kehittää ultraohuita korkean herkkyyden painettuja pietsosähköisiä antureita biosignaalimittauksiin.

Iholle asettavien biosignaaliantureiden tulee olla erittäin huomaamattomia, jotta ne mahdollistaisivat jatkuva-aikaisen vitaaliparametrien monitoroinnin. Tähän tarkoitukseen on kehitetty ultraohuita, muutaman miljoonasosametrin paksuisia antureita. Näiden antureiden haittapuolina ovat kuitenkin tähäm asti olleet liian korkea energian kulutus, kallis valmistus, bioyhteensopivuusongelmat ja/tai matala herkkyys.

Projektin tarkoituksena on kehittää uudenlaisia erittäin herkkiä pietsosähköisiä anturirakenteita. Antureiden valmistuksessa käytetään kustannustehokkaita painettavan elektroniikan valmistusmenetelmiä. Kehitettyjen antureiden kyvykkyyttä demonstroidaan kaula-/rannevaltimon ei-invasiivisessa pulssiaaltomittauksessa.

Venyvät elektroniikan materiaalit ja pehmeä robotiikka luovat uuden materiaaliluokan

Tero-Petri Ruoko tutkii johtavia nestekide-elastomeeriaktuaattoreita. Projektin perimmäinen tavoite on yhdistää venyvän elektroniikan materiaaleja pehmeään robotiikkaan, mikä johtaa uuteen materiaaliluokkaan, joka kykenee monitoiminnalliseen sähköiseen hallintaan, aistimiseen ja viestintään yhdistettynä aktuaatioon ulkoisten muuttujien, kuten sähkön, valon ja lämmön, vaikutuksesta.

Aktuaattorin vaste muuttujiin mahdollistaa itsenäisen materiaalin muodonmuutoksen tai liikkumisen, missä kappale sekä aistii muuttujan ja toimii vastaavasti monitoiminnallisena materiaalina, jossa alustalla on aktiivinen rooli toiminnallisuudessa. Ominaisuuksien ja toiminnallisuuksien erikoislaatuinen yhdistelmä mahdollistaa yhdistetyn aistimisen ja liikkumisen, millä voi olla mullistava vaikutus nestekide-elastomeerien käyttöön pehmeän materiaalin käyttösovelluksissa.

Projektissa kehitetyillä johtavilla aktuaattoreilla on lupaavia käyttökohteita ohjelmoitavina pehmeinä robotteina.

Hajoitusspetroskopia kartoittamaan hiilen määrää maaperässä

Jan Viljanen tutkii optista maaperän hiilivaraston karakterisointia ja mittausta. Maaperän muokkaus ja maanviljely ovat merkittäviä ilmastonmuutosta edistävän hiilidioksidin lähteitä. Maaperä on myös Maan toiseksi suurin hiilivarasto ja siten merkittävä tekijä hiilen globaalissa kierrossa. Hiljattain on herätty siihen, että maaperä voisi oikeilla toimilla olla hiililähteen sijasta hiilinielu. Hiilen käyttäytyminen maaperässä on kuitenkin melko huonosti tunnettu, sillä sen mittaaminen on hankalaa ja kallista.

Viljasen hankkeen tavoitteena on valjastaa Laser-indusoitu hajoitusspektroskopia (LIBS) maaperässä olevan hiilen määrän kartoittamiseen ja sen muutosten seuraamiseen. LIBS-koejärjestely tuottaa tietoa kohdenäytteen alkuainekoostumuksesta muodostamalla pulssilaserilla pienen plasmapallon näytteen pinnalle. Se on kompakti ja nopea menetelmä, jolla on potentiaalia mullistaa maaperätutkimus.

Jatkuva hiilen havainnointi mahdollistaa uusien hiiltä sitovien maanviljelytapojen kehityksen sekä tarjoaa tukea hiilen kiertoa kuvaaville laskentamalleille.

Suomen Akatemian tiedote 3.6.2021

 

Uusimmat uutiset kategoriassa Tutkimus

Uusimmat uutiset