Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta

Automaatioon ja hydrauliikkaan kuuluvia tutkimusalueitamme ovat automaatio- ja systeemiteoria, innovatiivinen hydrauliikka ja automatikka sekä robotiikka ja autonomiset järjestelmät.

Tutkimusalueiden sisällä tehtävä tutkimus painottuu digitaalihydrauliikkaan, liikkuviin älykkäisiin työkoneisiin, etäoperointiin, liikkuvaan robotiikkaan, teollisuuden säätöjärjestelmien IT-arkkitehtuureihin, järjestelmien mallinnukseen ja optimointiin, mittaukseen ja säätöön sekä teollisuusautomaatioon. Muodostamme Euroopan suurimman yhtenäisen hydrauliikan akateemisen tutkimuksen kokonaisuuden.

Tutkimusyhteistyökumppanimme ovat pääasiassa automaatio-, tieto- ja tietoliikennetekniikan, prosessi- ja metsäteollisuuden sekä hydrauliikan alan yrityksiä.

Tutkimusryhmän tavoitteena on kehittää prosesseja, jotka parantavat energia- ja ekotehokkuutta, säästävät rajallisia luonnonvaroja sekä vähentävät päästöjä ympäristöön. Tutkimusalueitamme ovat ympäristötekniikka, energia ja biojalostus sekä synteettinen biologia. Tavoitteenamme on tuottaa bioenergiaa ja biokemikaaleja sekä ottaa talteen ravinteita ja metalleja erilaisista teollisuuden ja yhdyskuntien jäte- ja sivuvirroista. Tavoitteiden saavuttamiseksi tutkimme prosesseja molekyylitasolta suuren mittakaavan prosesseihin. Ryhmällämme on kokemusta useista bioteknisistä ja termokemiallisista prosesseista sekä näiden prosessien yhdistämisestä materiaalien kierrättämisen mahdollistaviksi kokonaisuuksiksi.

Fotoniikan eli valoon perustuvien teknologioiden merkitys kasvaa jatkuvasti kaikilla elämänalueilla. Fotoniikan tutkimuksemme kattaa alan keskeisimpiä aiheita hyvin monipuolisesti alkaen perustutkimuksesta ja ulottuen käytännön sovelluksiin. Perustutkimuksessa paino on fotoniikan materiaaleissa ja nanorakenteissa, joiden ominaisuudet voidaan räätälöidä halutulla tavalla. Kehitämme myös uusia lasereihin perustuvia valonlähteitä, jotka perustuvat puolijohteisiin ja kuituoptiikkaan. Soveltavassa tutkimuksessa kehitämme uusia mittausmenetelmiä ympäristön ja teollisuusprosessien havainnointiin sekä korkean hyötysuhteen aurinkokennoja. Tätä työtä täydentävät edistyneet materiaalien karakterisointimenetelmät. Fotoniikan tutkimusyhteisömme käsittää yli 10 professoria ja on tieteellisesti erittäin korkeatasoinen. 

Fysiikan tutkimuksessa painepistealueitamme ovat aerosolifysiikka ja laskennallinen fysiikka. Toimimme tasapainoisesti sekä perustutkimuksen että teollisten sovellutusten kehittämisen parissa. Aerosolifysiikassa kehitetään uusia mittausmenetelmiä ja instrumentteja ihmisten tuottamien päästöjen ja ilmakehän aerosolihiukkasten havainnointiin. Toinen tutkimussuunta käyttää aerosoleihin perustuvia synteesimenetelmiä  nanohiukkasten ja nanorakenteisten pinnoitteiden valmistamiseen. Laskennallisessa fysiikassa kehitetään uusia menetelmiä monenlaisten materiaalien ja ilmiöiden mallinnukseen. Menetelmiä sovelletaan mm. biologisten rakenteiden toimintaan, kompleksisten materiaalien rakenteeseen ja kvanttidynamiikkaan. Tutkimus- ja opetusyhteistyömme fotoniikan kanssa on tiivistä.

Tutkimusstrategiamme on käyttää kemiallista lähestymistapaa toiminnallisten yhdisteiden ja materiaalien suunnitteluun ja valmistukseen. Tarjoamme myös laajaa ja korkeatasoista kemian koulutusta, jota tarvitaan menestyksekkääseen uraan tutkimuksessa ja teollisuudessa. Meillä on useita tutkimusryhmiä, jotka keskittyvät kemian eri osa-alueisiin: Synteettinen kemia kehittää bioaktiivisia orgaanisia aineita, funktionaalisia fotoaktiivisia yhdisteitä sekä uusia synteesimenetelmiä. Fotoniset yhdisteet ja nanomateriaalit-ryhmä suunnittelee, mallintaa ja karakterisoi uusien valoaktiivisten rakenteita, joita esimerkiksi Hybrid Solar Cells -ryhmä voi sitten käyttää kehittäessään ympäristöystävällisiä, edullisia ja kestäviä aurinkosähkölaitteisiin. Smart Photonic Materials -ryhmä kehittää toiminnallisia ja ärsykkeisiin reagoivia järjestelmiä, joita voidaan käyttää pehmeiden aineiden fotoniikassa, pehmeässä robotiikassa ja biomateriaalitieteessä. Bio- ja nanomateriaalien supramolekulaarinen kemia kehittää työkaluja, joilla seurataan ja analysoidaan lääkeaineiden kantajien ja solujen vuorovaikutusta ja räätälöityjä materiaaleja farmaseuttisiin sovelluksiin.

Kone- ja tuotantotekniikkaan kuuluvia tutkimusalueitamme ovat suunnittelu- ja tuotekehitys, tuotantotekniikka ja tehdasautomaatio, elinkaarenhallinta sekä tiedon- ja tietämyksenhallinta.

Tutkimusalueiden työ painottuu esimerkiksi mallipohjaiseen suunnitteluun, tuotekehitykseen ja tuotehallintaan, lentokonejärjestelmiin, tulevaisuuden ainetta poistaviin tai lisääviin menetelmiin ja laser-prosesseihin, tulevaisuuden ihmis-kone-järjestelmiin, mukautuviin ja älykkäisiin tuotantojärjestelmiin ja –verkostoihin, elinkaarenhallinnan prosesseihin ja käyttövarmuuteen sekä tietovirtojen analysointi- ja hallintamenetelmien kehittämiseen.

Valtaosa kone- ja tuotantotekniikan yliopistotason tutkimuksesta Suomessa tehdään tiedekunnassamme. Tutkimuksemme palvelee merkittävällä tavalla kone- ja valmistusteollisuuden erilaisia tarpeita.

Materiaaliopin tutkimuksemme kattaa metallimateriaalien, keraamimateriaalien, pinnoitteiden, muovien, kumien, komposiittien, kuitumateriaalien, materiaalikarakterisoinnin, tribologian sekä paperinjalostus- ja pakkaustekniikan osa-alueet.

Materiaaliopin tutkimusta teemme useissa toiminnallisissa ryhmissä, joita ovat esimerkiksi materiaalikarakterisointi, metallitekniikka, muovi- ja elastomeerimateriaalit, pinnoitustekniikka, keraamimateriaalit, tribologia sekä paperinjalostus- ja pakkaustekniikka. Tutkimusalueemme sisällä toimii kaikkien materiaaliryhmien kulumisilmiöiden tutkimukseen erikoistunut keskus Tampere Wear Center (TWC). Tämän lisäksi toimintaamme sisältyy materiaalitutkimuksen yhteistyöyksiköt Thermal Spray Center Finland (TSCF) ja Laser Application Laboratory (LAL), joihin kuuluu myös muita yksiköitä yliopistostamme sekä ulkopuolisia tutkimuslaitoksia.

Kuvat: Mika Kanerva / Tampereen yliopisto