Hybridimateriaaleista ohutkalvokomposiitteja elintarvikepakkauksiin ja suodatinkalvoihin
VTT:n erikoistutkija, diplomi-insinööri Juha Nikkola kehitti väitöstyössään uusia hybridimateriaaleja, joita voidaan käyttää ohutkalvokomposiittien pintakerrosten valmistus- ja muokkausmenetelminä. Tuloksena löydettiin uusia materiaaleja, jotka soveltuvat muun muassa tuotteen säilyvyyttä parantaviin elintarvikepakkauksiin ja veden puhdistuksessa käytettäviin suodatinkalvoihin. Tulevaisuudessa vastaavia materiaaleja voidaan soveltaa myös taipuviin OLED-näyttöihin sekä seinä- ja kattopaneeleihin.
Väitöstyössä kehitettiin pintamateriaaleja, jotka vähentävät bakteerien tarttumista materiaalin pintaan. Entistä paremmilla pintamateriaaleilla voidaan parantaa vedensuodatuskalvojen tai seinäpintojen pysymistä puhtaana tai pidentää elintarvikkeiden säilyvyyttä.
Elintarvikkeen pilaantumista on mahdollista viivyttää uudella kartonkipakkauksella, jonka muovipäällyksessä on käytetty väitöstyössä kehitettyä ohutkalvokomposiittirakennetta. Materiaaleja voidaan hyödyntää myös esimerkiksi elektroniikkateollisuuden taipuvissa OLED-näytöissä tai korvattaessa paksuja maalipintoja seinä- ja kattopaneeleissa.
Väitöstyössä tutkittiin ja kehitettiin taipuvia ohutkalvokomposiitteja käyttäen erilaisia ohutpinnoitustekniikoita ja selvitettiin pintakerroksen vaikutuksia ohutkalvokomposiitin läpäisevyyteen ja antibakteerisuuteen. Kehitettyjä yhdistelmämateriaaleja voidaan tuottaa rullalta−rullalle-prosessissa. Tutkimuskohteena olivat erilaiset atmosfääriplasma-, atomikerrospinnoitus- (ALD) ja sooli-geeli -ohutkalvotekniikat.
Mitä hybridimateriaalit ovat?
Hybridimateriaalit ovat kahden eri materiaalin makro-, mikro- tai nanotasolla muodostamia pinnoitteita, komposiitteja tai yhdistelmärakenteita. Esimerkiksi ohutpinnoitustekniikoilla valmistetut pinnoitteet ja kerrosrakenteet ovat yhdistelmä- eli hybridimateriaaleja.
Ohutkalvokomposiitit koostetaan yleensä kolmesta erilaisia ominaisuuksia omaavasta kerroksesta. Tuki- ja ydinkerrokset takaavat komposiitin mekaaniset ominaisuudet, kuten vaadittavan lujuuden ja taipuisuuden. Ydinkerroksella voi olla myös esimerkiksi komposiitin kemialliseen kestävyyteen, läpäisevyyteen tai kemialliseen koostumukseen liittyviä ominaisuuksia. Pintakerrokselta vaadittavat ominaisuudet voivat liittyä esimerkiksi erotuskykyyn, tiiviyteen, pinnan karheuteen, pintaenergiaan tai nesteen ja kaasun läpäisevyyteen.
Juha Nikkola väittelee 31.10.2014 klo 12 Tampereen teknillisessä yliopistossa.
Väitöskirja verkossa: http://www.vtt.fi/inf/pdf/science/2014/S66.pdf
Lisätietoja:
VTT
Erikoistutkija, diplomi-insinööri Juha Nikkola
puh. 0405358169, juha.nikkola@vtt.fi
KUVA1.
Elektronimikroskoopilla (SEM) kuvattu poikkileike ohutkalvokomposiitista.
KUVA 2.
Ohutkalvokomposiitteja voidaan valmistaa rullalta-rullalle-prosessissa. Kuva VTT:n pinnoituslinjalta.
Lisätietoja VTT:stä:
Olli Ernvall
Viestintäjohtaja
puh. 040 840 0288
olli.ernvall@vtt.fi
www.vtt.fi
VTT (Teknologian tutkimuskeskus VTT) on kansainvälisesti verkottunut, moniteknologinen tutkimuskeskus, joka tuottaa asiakkailleen korkeatasoisia teknologisia ratkaisuja ja innovaatiopalveluja. VTT lisää asiakkaidensa kansainvälistä kilpailukykyä ja edistää näin yhteiskunnan kestävää kehitystä, työllisyyttä ja hyvinvointia. Joka kolmas suomalainen korkean teknologian innovaatio sisältää VTT:n osaamista. VTT:llä työskentelee 2900 eri alojen asiantuntijaa. VTT:n liikevaihto on 310 M€. VTT:n päätoimipisteet Suomessa ovat Espoossa, Tampereella, Oulussa ja Jyväskylässä.
Avainsanat:
