Oulun yliopistossa on kehitetty materiaali, joka korjaa itsensä.
Vastaavanlaisia materiaaleja on kehitetty aiemmin muualla maailmalla, mutta oululaiskeksintö poikkeaa aiemmista siten, ettei se tarvitse ulkoista energiaa eivätkä aineen ominaisuudet muutu ajan kuluessa. Materiaali korjaa itsensä jopa muutamassa minuutissa, ja se on myös hyvin venyvää.
Keksintö syntyi osana tietoliikenteen ja mikroelektroniikan tutkimusta, kun maailmalla kehitetyt itsekorjaavat materiaalit eivät taipuneet mikroelektroniikan tarpeisiin.
– Halusin tehdä uudenlaista, pehmeää elektroniikkaa. Sellaista elektroniikkaa, joka venyy ja pystyisi korjaamaan mekaanisia vaurioita, kertoo uutta ainetta kehittävä mikroelektroniikan tutkijatohtori Jarkko Tolvanen.
Aiemmat materiaalit ovat olleet hauraita eivätkä ne venyttämisen jälkeen palautuneet.
– Halusimme tehdä materiaalin, joka kestää venytystä ja palautuu ja sen lisäksi pystyy korjautumaan niin kylmässä kuin kuumassa, kertoo Tolvanen, jonka oma väitöstutkimus aiheesta valmistui vuonna 2018.
Itsekorjautuva materiaali ei sinänsä ole ainutkertaista. Yleensä tavoitteena on parantaa materiaalien mekaanisia ominaisuuksia tai löytää uusia aineita esimerkiksi säiliöiden ja suojakuorien tekemiseen. Itsekorjaavia materiaaleja kehitetään myös parantamaan rakennustarvikkeiden kuten betonin ominaisuuksia.
Ominaisuuden taustalla on luonnollinen asia, jossa kemiallisten yhdisteiden molekyylien vetovoimat vetävät toisiaan puoleensa. Pelkistetysti sanottuna itsekorjautuvassa materiaalissa rikkoutuneen kappaleen ainesosat pyrkivät vain palautumaan tasapainotilaan, jolloin materiaalissa oleva reikä tai viilto umpeutuu.
Tulevaisuudessa itsekorjautuvia älypukuja?
Materiaaliin voidaan tarvittaessa sekoittaa myös erilaisia ainesosia, kuten värejä tai vaikka magneettisia aineita.
Elektronisia ominaisuuksia sisältäviä osia voitaisiin käyttää esimerkiksi koneissa ja ajoneuvoissa, joissa ne joutuvat kovalle mekaaniselle rasitukselle.
Tutkijat miettivät kuitenkin vieläkin vaativampia käyttökohteita.
Materiaalista voitaisiin valmistaa puettavaa elektroniikkaa tai jopa ihon kaltaisia älypukuja, joiden ominaisuudet määriteltäisiin mikroelektroniikan avulla. Sen lisäksi tällaisten pukujen repeämistä ei tarvitsisi murehtia.
– Jos nakkaat sen pesukoneeseen tai puku repeäisi, se korjaantuisi itsestään, kertoo Oulun yliopiston mikroelektroniikan dosentti Jari Juuti.
Materiaalista voitaisiin tehdä tulevaisuudessa myös muunlaisia tuotteita, joissa itsekorjautuvuudesta voisi olla apua. Tällaisia voisivat olla esimerkiksi älykkääseen tekniikkaan perustuvat itsensä korjaavat luotiliivit.
Suuret markkinat
Itsekorjautuvalle materiaalille arvioidaan olevan tulevaisuudessa maailmalla hyvinkin paljon kysyntää. Timo Juutin mukaan kansainvälisesti puhutaan kymmenien miljardien eurojen tai jopa sitäkin suuremmista markkinoista.
Oulun tutkimus on vielä laboratoriovaiheessa, ja sen saaminen hyödynnettäväksi vie vielä vuosia riippuen siitä, kuinka täydellistä lopputulosta tavoitellaan.
– Esimerkiksi ihon kaltainen rakenne on vaativa sähköinen systeemi, jossa tarvitaan paljon ominaisuuksia. Siihen on matkaa 10–20 vuotta, mutta yksinkertaisempia sovelluksia voisi olla hyödynnettävissä jo viiden vuoden kuluttua, sanoo Jari Juuti.
Herättikö juttu ajatuksia? Voit keskustella aiheesta 2. huhtikuuta kello 23:een asti.