Toiminnallisten keraamimateriaalien prosessointi ylikriittisen hiilidioksidin avulla

Keraamimateriaalien professori  Erkki Leväsen ryhmä toimii Tampereen teknillisen yliopiston materiaaliopin laitoksella ja keskittyy toiminnallisten keraamirakenteiden ja pintojen tutkimukseen.

Ylikriittisen fluidin ominaisuudet ovat kombinaatio kaasun ja nesteen ominaisuuksista, joten fluidin tiheys ja liuotusvoima ovat helposti säädettävissä paineen ja lämpötilan avulla. Hiilidioksidin kriittinen piste on melko matalissa olosuhteissa ja kaasu on myrkytön sekä helposti kierrätettävissä, joten sitä on helppo käyttää materiaalisynteesin apuna. Hiilidioksidin ja veden pieni liukoisuus toisiinsa mahdollistaa mm. emulsiotekniikkaan perustuvan sooli-geeli synteesin. Näitä synteesireittejä voidaan hyödyntää toiminnallisten keraamirakenteiden, kuten monikomponenttijauheiden, kuorirakenteiden, mikrokapselien sekä hybridimateriaalien valmistamisessa. Raaka-aineina voidaan käyttää sooli-geeli synteesin raaka-aineita ja erilaisia metallisuoloja. Synteesi vaatii kuitenkin omat, varsin spesifiset apuaineet kolloidisen tilan hallintaan. Lisäksi tarvitaan ylikriittisessä tilassa tapahtuvien reaktioiden tarkka hallinta, jotta materiaalikoostumus ja rakenne saadaan halutuiksi.

Ylikriittisen hiilidioksidin käyttöön perustuvia synteesejä on jo demonstroitu  materiaaliopin laitoksella lupaavin tuloksin ja nyt alkanut Akatemian hanke mahdollistaa ilmiön taustojen syvällisen tutkimuksen. Akatemian hankkeen budjetti on n. 850,000 euroa, josta Suomen Akatemian osuus on n. 685,000 euroa. Hankkeeseen sisältyy kiinteä yhteistyö BJUT:n (Beijing University of Technology, China) kanssa