Funktionaaliset pinnat

Fotokatalyysi hyödyntää valoa aktivoimaan kemiallisia reaktioita. Eniten tutkittu fotokatalyyttinen materiaali on titaanidioksidi (TiO2), joka on laajasti käytetty valkoinen, inertti ja myrkytön pigmentti ja puolijohde. TiO2-puolijohteen kielletty vyö (3.2 eV) vastaa UVA-alueen aallonpituutta (387 nm), jonka osuus auringonvalosta on vain 3-5%. Tästä johtuen viime vuosien tutkimus on liittynyt TiO2-rakenteiden funktionalisointiin esimerkiksi metallinanopartikkelien avulla, joiden avulla myös näkyvän valon aallonpituus voidaan kytkeä virittämään fotokatalyyttinen aktiivisuus plasmoniresonanssin avulla. Tämä lisää merkittävästi metalli-puolijohdekomposiittien hyötysuhdetta. Tutkimusryhmämme on keskittynyt käänteisten opaali (inverse opal) TiO2-rakenteiden valmistukseen ja tutkimukseen erilaisten metallinanorakenteiden kanssa, jotka mahdollistavat tehokkaat auringonvalolla viritettävät kemialliset reaktiot.

Metallien ruiskuvalu (metal injection molding – MIM) mahdollistaa kolmiulotteisten kappaleiden kustannustehokkaan massavalmistuksen. Ruiskuvalu on laajasti käytetty muovien valmistustekniikka, jota voidaan käyttää myös metallipulverien valamiseen. MIM-tekniikka yhdistettynä tarkkuusrobotiikkaan mahdollista mikrokokoluokan toiminnallisten metallirakenteiden ja -pintojen tuottamisen. MIM-tekniikka mahdollistaa myös huokoisten metallien valmistuksen, ja huokoisiin voidaan lisätä toiminnallisuutta kuten korroosion estoa tai antibakteriaalisuutta. Aiheeseen liittyvä Business Finland/EAKR rahoittama tutkimushanke ”MIM-komponentit vaativiin olosuhteisiin” on käynnissä (1.1.2020-31.12.2021), jossa ovat mukana tutkimuspartnereina paikalliset yritykset Abloy, Vauhti Speed ja Vesuto.

Mikrorakenteisilla pinnoilla voidaan merkittävästi vaikuttaa liukuvien kappaleiden väliseen staattisen ja dynaamiseen kitkaan. Tutkimusryhmässä on keskitytty erilaisten materiaaliparien (polymeerit, metallit, komposiitit) väliseen kitkaan sekä esimerkiksi erilaisten voiteluaineiden vaikutukseen kitkan hallinnassa. Eräänä pintojen tutkimus- ja sovelluskohteena ovat erittäin lujat adhesiiviset liitokset. Tutkimuksissa selvitetään mikro- ja nanokokoluokan rakenteiden tuottaman laajentuneen kontaktipinta-alan ohella kytkentäkemian vaikutusta materiaalien liittämiseen.