Hyppää pääsisältöön

Sähkökatkoihin varautuminen yliopistossa

Kemiallisia kaavoja

FM Matti Kultamaa, väitös 15.12.2022: Huokoisten teräskappaleiden ominaisuuksia voidaan parantaa huokosten funktionaalista varastotilaa hyödyntämällä

Kemian alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa Joensuun kampuksella.

Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?

Väitöstutkimukseni aiheena on metalliruiskuvalutekniikalla (engl. metal injection molding, MIM) valmistettujen huokoisten ruostumattomien teräsrakenteiden kemiallinen funktionalisointi. Metalliruiskuvaluun yhdistetty PSH-menetelmä (engl. powder space holder) mahdollistaa huokoisuudeltaan ja huokoskooltaan kontrolloitujen teräskomponenttien valmistamisen. Huokoisten metallirakenteiden huokostilavuutta ja korkeaa sisäpinta-alaa voidaan hyödyntää kemiallisten yhdisteiden varastointiin. Huokoisten teräskappaleiden ominaisuuksia voidaan parantaa huokosten funktionaalista varastotilaa hyödyntämällä, mikä voi laajentaa teräsrakenteiden käyttökohteita vaativissa olosuhteissa.

Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?

Tutkimuksessa funktionalisoitiin huokoisia ruostumattomia teräsrakenteita parantamalla niiden korroosionkestoa, tuottamalla niihin antibakteerista aktiivisuutta, sekä parantamalla niiden kitka- ja kulumisominaisuuksia. Korroosionkestoa parannettiin varastoimalla sinkkipartikkeleja huokosrakenteeseen, jossa sinkki toimii uhrianodina suojaten teräsrakennetta korroosiolta. Sinkillä suojattujen huokoisten ruostumattomien teräsrakenteiden korroosionkesto osoittautui huomattavasti paremmaksi kuin suojaamattomien rakenteiden. Vastaavasti sinkin, kuparin ja hopean antibakteriaalisia ominaisuuksia hyödynnettiin varastoimalla niitä teräsrakenteiden huokosiin.

Tutkimuksessa havaittiin, että huokosiin varastoidut, antibakteeriset metallit estivät tehokkaasti yleisiin sairaalabakteereihin lukeutuvan grampositiivisen Staphylococcus aureus -bakteerin kasvun teräsrakenteiden pinnalla. Lisäksi huokoisten teräskappaleiden liikekitkakerrointa alennettiin varastoimalla voiteluaineena toimivaa kiinteää parafiinia huokosrakenteeseen. Huokosiin varastoitu voiteluaine poistaa tarpeen ulkoiselle voitelulle tehden teräskappaleista itsevoitelevia.

Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?

Huokoiset ruostumattomat teräskappaleet valmistettiin metalliruiskuvalutekniikalla space holder -menetelmää hyödyntäen. Sinkin, kuparin ja hopean varastointi huokosrakenteeseen toteutettiin sähkökemiallisella depositiolla. Huokoisten teräskappaleiden impregnointi parafiinilla toteutettiin upottamalla kappaleet kuumentamalla sulatettuun parafiiniin, jonka annettiin sitten jäähtyä ja kiinteytyä huokosrakenteessa.

FM Matti Kultamaan kemian alaan kuuluva väitöskirja Functional stainless steel porous structures by metal injection molding (MIM) tarkastetaan luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii johtava tutkija Helena Ronkainen, VTT, ja kustoksena professori Mika Suvanto, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuuden kieli on suomi.

Lisätietoja:

Matti Kultamaa, matti.kultamaa@uef.fi

Avainsanat