Biomateriaaliteknologian tutkimusryhmä

Ohutkalvoja ja pinnoitteita valmistetaan BMTG-ryhmässä tyhjiöpinnoitusmenetelmillä, elektrolyyttisillä pinnoitusmenetelmillä ja puutislepinnoitusmenetelmillä.  Perustutkimuksen lisäksi näitä pinnoitustekniikoita käytetään mm. solujen kiinnittymiseen ja kasvuun liittyvissä tutkimuksissa, antibakteerisissa tutkimuksissa, uudenlaisissa bioantureissa, implanttien pinnoituksissa ja monissa muissa teollisissa sovelluksissa, kuten korroosiota ja kulutusta kestävissä pinnoitteissa työkaluihin, instrumentteihin jne.

Puuhun ja biopohjaisiin komposiittimateriaaleihin liittyvä tutkimuksemme keskittyy kahteen pääaiheeseen; ainetta rikkomattomiin mittaustekniikoihin (NDT) sekä puumateriaalien ja luonnonkuitukomposiittien modifiointeihin. Biopohjaisia materiaaleja käytetään yhä enenevissä määrin, mikä kasvattaa tarvetta näiden monimutkaisten ja heterogeenisten materiaalien karakterisoinnille. Materiaaleja voidaan tutkia suoraan tuotantolinjoilla jatkuviin mittauksiin soveltuvilla NDT-tekniikoilla. Tutkimme ilmakytkettyä ultraääntä (ACU), sähköimpedanssispektroskopiaa (EIS), ultralaajakaistatutkaa (UWB) ja akustista säteilyä (AE) sekä niiden yhdistelmiä. Lisäksi tutkimme luonnonkuitukomposiitteja, esimerkiksi puumuovikomposiitteja (WPC) ja hamppukomposiitteja; myös tässä pyrimme parantamaan materiaalien ja tuotteiden ominaisuuksia puusta ja muusta biomassasta peräisin olevilla hidaspyrolyysinesteillä.

Lisäävä valmistus, puhekielessä 3D-tulostus, on tällä hetkellä nopeimmin kasvava tuotantotekniikan osa-alue, ja käytössä jo hyvin laajasti eri sovelluksissa. BMTG-ryhmässä 3D-tulostusta on hyödynnetty mm. lääketieteellisten antureiden ja tutkimuksen apuvälineiden valmistuksessa. Tutkimuksen kohteena ovat niin 3D-tulostetut polymeeri-, metalli- kuin komposiittimateriaalit. Tutkimme mm. luonnonkuitujen, erityisesti hampun, käyttöä komposiittitulosteiden valmistusmateriaalina sekä 3D-tulostusmateriaalien pinnoitus- ja muita jälkikäsittelymenetelmiä. Kattavilla materiaalitestausmenetelmillämme pystymme määrittämään 3D-tulostamalla tai perinteisillä menetelmillä valmistettujen kappaleiden pintaominaisuudet sekä mekaanisen kestävyyden.

Biolääketieteellisen tekniikan tutkimuksemme liittyy uusien konseptien, menetelmien ja tekniikoiden kehittämiseen ja soveltamiseen diagnostisten ja hoito-ongelmien ratkaisemiseksi lääketieteessä. Tutkimuksemme kohteet ovat laaja-alaisia keskittyen mm. seuraaviin aiheisiin (1) biomateriaalien mikro- ja nanomittakaavan pinnanmuokkaus ja niiden sovellukset lääketieteellisissä implanteissa, elektrodeissa ja bioantureissa; (2) puettavien antureiden ja järjestelmien kehittäminen fysiologisiin mittauksiin; (3) uusien spektroskooppisten menetelmien kehittäminen biolääketieteellisiin sovelluksiin, kuten syövän diagnostiikkaan; (4) implantit ja uudet biomateriaalit.

Ryhmä on kehittänyt termisiä menetelmiä (hidaspyrolyysi) puun kaupallisesti hyödynnettävien komponenttien erottamiseksi tutkimustarkoituksiin sekä sovellustestaukseen riittävässä mittakaavassa. Tällä hetkellä ryhmällä on kaksi täysin tietokoneohjattua laitteistoa, jotka sisältävät fraktioidun nestekeräyksen: 1) panostyyppinen (3 kg) ja 2) siirrettävät jatkuvatoimiset (30 kg/h) hidaspyrolyysilaitteet. Biohiiltä ja nesteitä voidaan jalostaa vähäarvoisesta puubiomassasta näiden laitteiden avulla. Pyrolyysinesteiden ja biohiilen koostumusta analysoidaan useilla toisiaan täydentävillä menetelmillä. Yleisimmät tekniikat ovat alkuaineanalyysit, kaasu- (GC) ja nestekromatografia (HPLC), massaspektrometria (MS), NMR- ja Fourier-muunnosinfrapunaspektroskopia (FTIR) sekä rakenteellinen ja koostumuksellinen karakterisointi nykyaikaisilla elektronimikroskopiatekniikoilla (SEM ja TEM).