Tampereen teknillinen yliopisto on teknologisen kehityksen tiennäyttäjä sekä tutkimusmaailman ja elinkeinoelämän yhteistyökumppani. Yliopistosta valmistuu haluttuja osaajia yhteiskunnan eri aloille.
Huokoisten keraamien suodatinsovellukset ovat Erkki
Leväsen ryhmän
vahvaa osaamisalaa. Vasemmalla
suodatin kuumalle kaasulle, oikealla
nesteelle.
Teollisuus valmistaa monipuolisista keraameista niin autojen katalysaattoreita kuin ihmisen varaosiakin. Uudet keraamit ovat lisäksi toiminnallisia, esimerkiksi itsestään puhdistuvia.
TTY:n materiaaliopin laitos kuuluu alan tutkimuksen pioneereihin. Ensimmäinen konepajakeraamien selvitys tehtiin jo 1987 emeritus professori Tapio Mäntylän johdolla. Samaan aikaan aloitettiin teollisuusyhteistyö muun muassa Tampellan kanssa.
– Kehitimme teollisuuden kanssa ensiksi painehiomakoneen hiomakiveä. Sen jälkeen laajensimme huokoisten keraamien tutkimusta kuuman kaasun suodattimiin. Ja kun opimme lisää huokoisista rakenteista, siirryimme puoliläpäiseviin keraamikalvoihin, membraaneihin. Ne soveltuivat hyvin metsäteollisuuden jätevesien suodatukseen, professori Erkki Levänen kertoo.
Keraamit ovat epäorgaanisia, kahden tai useamman alkuaineen yhdisteitä. Useimmiten materiaalit ovat metallioksideja, nitridejä ja karbideja.
Keraamit kestävät erittäin hyvin lämpöä, mekaanista rasitusta sekä kulutusta, ja niillä on erityisiä sähköisiä, magneettisia ja optisia ominaisuuksia.
– Teollisuuden käyttämät tekniset keraamit peittoavat helposti kovuudessa karkaistun teräksen. Niille ei oikeastaan ole vaihtoehtoa, kun valitaan materiaaleja korkeisiin lämpötiloihin ja kemiallisesti aggressiivisiin ympäristöihin. Keraamit ovat äärioloissa vakaita siksi, että kemiallinen reaktio on niissä jo tapahtunut.
TTY:n keraamitutkimukselle vahvaa työntöä antaa edelleen teollisuus. Tärkeä teollisuusyhteistyön areena juuri nyt on kansallinen, koneenrakennuksen strategisen huippuosaamisen FIMECC-keskittymä.
– Osallistumme FIMECCin Läpimurtomateriaalit-ohjelmaan, tutkimme Tekesin rahoituksen avulla sekä teemme lisäksi teollisuudelle tilaustutkimuksia. Uutta vauhtia ja syvyyttä osaamiseen haemme perustutkimuksesta, Levänen kuvaa ryhmänsä toimintaa.
Ryhmä on edelleen yksi maailman johtavista asiantuntijoista polton ja kaasutuksen keraamimateriaaleissa. Toinen kärkiosaamisala on keraamien kuluminen ja mekaaniset ominaisuudet. Tälle osaamiselle on kysyntää etenkin paperikoneiden valmistuksessa.
Koska keraamit eivät reagoi ja liukene ihmisen elimistössä, ne soveltuvat elävää kudosta korvaaviksi ja hoitaviksi biomateriaaleiksi. Kulumista hyvin kestäviä oksidikeraameja käytetään tekolonkkanivelissä. Huokoinen keraami taas sopii implantin kiinnityspinnaksi.
Nykyisin keraameilta odotetaan myös toiminnallisuutta.
– Toiminnallisuus tarkoittaa esimerkiksi matalaa kitkaa, kykyä muuntautua ympäristön mukaan, lian tai veden hylkimistä tai antibakteerisuutta. Keraameihin osataan liittää jo yksittäisiä toiminnallisia ominaisuuksia, haastetta on vielä usean toiminnan yhdistämisessä, Levänen kertoo.
TTY:llä on aloitettu funktionaalisten keraamien valmistaminen kiinalaisyhteistyössä Suomen Akatemian rahoittamassa projektissa.
– Valmistamme toiminnallisuutta lisääviä raaka-ainejauheita yhdistämällä toisiinsa muun muassa oksidinanopartikkeleita, antibakteerisia aineita ja fotokatalyyttisia materiaaleja. Jauheita voidaan käyttää pinnoitteina tai niistä voidaan valmistaa kappaleita, Levänen kertoo.
Toisessa, EU:n rahoittamassa projektissa kehitetään rakennusteollisuudelle uutta, palamatonta keraamipohjaista eristemateriaalia.
