Puumateriaalitiede
Tutkimusaiheitamme
- Puussa on polaarisia funktionaalisia ryhmiä, jotka vetävät vesimolekyylejä puoleensa ympäristöstään. Puuhun sitoutunut vesi vaikuttaa merkittävästi puumateriaalin ominaisuuksiin (lujuus, jäykkyys, mittapysyvyys, lahonkesto). Parempi ymmärrys puun ja veden vuorovaikutuksesta auttaa parantamaan puumateriaalin suorituskykyä rakennetussa ympäristössä
- Ryhmämme tutkii miten puu vuorovaikuttaa vesimolekyylien kanssa eri olosuhteissa. Olemme kehittäneet menetelmiä vuorovaikutuksen tutkimiseen sorptiovaakalaitteistoilla. Perinteisten vesi-sorptiomittausten lisäksi olemme erikoistuneet hydroksyyliryhmien saavutettavuusmittaukseen deuterium-vaihtomenetelmällä. Tutkimme myös miten kosteuspitoisuus vaikuttaa soluseinän rakenteen muutoksiin mikro- ja nanotasolla uusimmilla Raman-kuvantamis- sekä röntgenhajontatekniikoilla.
- Luonnollisena materiaalina puu, kuten myös muut selluloosapohjaiset biomateriaalit, ovat kemiallisesti heterogeenisiä. Ryhmämme analysoi kemiallista vaihtelevuutta makrotasolla (muutama millimetri tai enemmän) ja mikro- sekä solutasolla (muutama mikrometri tai vähemmän). Analyysiä tehdään yhdistämällä erilaisia kuvantamismenetelmiä, kuten konfokaalinen laserkeilaus, konfokaalinen Raman-kuvaus ja hyperspektrinen lähi-infrapunakuvaus. Yhdistämme myös kemiometriaan pohjautuvaa moniulotteista data-analyysiä, joka hyödyntää koko spektrialuetta kemiallisten eroavaisuuksien mittaamiseksi.
- Olemme hyödyntäneet näitä menetelmiä useissa tutkimusaiheissa, kuten uuteaineiden jakautuminen männyn sydänpuussa tai asetylointikäsittelyn tehokkuus puun eri rakenneosissa.
- Paikalliset puulajimme eivät yleensä sellaisenaan ole erityisen lahonkestäviä haastavissa ulkokäyttökohteissa ja biosidien käyttö puunsuoja-aineina on ympäristön näkökulmasta haastavaa. Vaihtoehtona puuta voidaan modifioida lämpökäsittelemällä, kemiallisesti tai muilla ympäristöystävällisillä menetelmillä. Modifioidulla puulla on parempi mittapysyvyys ja lahonkesto ja se on myrkytöntä elinkaarensa loppuun ja sen yli.
- Tutkimusaiheinamme on erilaiset modifiointimenetelmät lämpökäsittelystä, tiheyden kasvattamiseen puristamalla ja kemiallisesta ja impregnointikäsittelystä pintakäsittelyihin, kuten hiiltämiseen ja biofilmi-pinnoitteisiin. Tutkimme käsittelyiden perustavanlaatuisia vaikutustapoja tehokkaimman vaikutuksen saavuttamiseksi paikallisille puulajeille. Laboratorioissamme on laaja valikoima menetelmiä anatomisten ja kemiallisten muutoksen havaitsemiseksi soluseinätasolla sekä puun ominaisuuksissa.
- Kestävästi hoidetussa metsässä kasvanut puu on erinomainen rakennusmateriaali sen painoon suhteutetun korkean lujuuden sekä hiilivarasto-ominaisuuden vuoksi. Puutuotteita on tarjolla laajasti erilaisilla ominaisuuksilla ja käyttökohteilla, kuten sahatavaratuotteet (esim. liimapuu, CLT), viilupohjaiset tuotteet (esim. vaneri ja viilupuu/Kerto-puu) sekä lastu- ja kuitupohjaiset tuotteet (esim. lastulevy, kuitulevy).
- Ryhmämme tutkii puupohjaisten materiaalien ominaisuuksia ja käyttäytymistä, kuten uuteaineiden jakautumista ja niiden vaikutusta lahonkestoon, puupintojen antibakteerisuutta tai puun kosteuden vaikutusta mekaanisiin ominaisuuksiin. Teemme yhteistyötä yritysten kanssa valmistusprosessien optimoimiseksi tai uusien prosessien kehittämiseksi puun tehokkaampaan käyttöön rakennetussa ympäristössä. Meillä on vahva osaaminen puun liimattavuuden analysointiin sekä puutuotteiden kehittämiseen uusiin käyttökohteisiin.
- Sienirihmastokomposiittien käyttö rakennetussa ympäristössä on kasvava tutkimusalue niiden alhaisen hinnan takia sekä mahdollisuudesta käyttää kierrätettyjä raaka-aineita. Näissä komposiiteissa hyödynnetään sienirihmaston luonnollista kasvua alhaisen energian valmistusprosessina lisäten metsä- ja maatalousjätteiden sekä sivuvirtojen arvoa ja tuottaen kestävän kehityksen mukaisia vaihtoehtoja energiaintensiivisille synteettisille rakennusmateriaaleille.
- Sienirihmastokomposiiteilla voi olla räätälöityjä ominaisuuksia niiden rakenteen ja valmistusprosessin mukaan. Niitä voi käyttää esimerkiksi rakennuskomponentteina tai pakkausmateriaaleina.
Videoita tutkimuksestamme
- Waterwood: Water vapour soprption behaviour of wood under load, funded by Academy of Finland
- Modification of wood veneer (EU/ERDF, 2016-2018)
- Lasting wooden facades with surface charring - SurfaceMod (PintaMod; EU/ERDF, 2017-2018)
- Colloidal lignin adhesives and coatings - COLIAD (Tekes 2016-2018)
- Developing the ThermoWood process and products (EU/ERDF 2015-2017)
Tule mukaan!
Etsimme jatkuvasti motivoituneita tekijöitä joukkomme (opiskelijoita, DI-työntekijöitä, väitöskirjatyöntekijöitä, postdoc-tutkijoita).
Lisätietoja Professori Lauri Rautkarilta ([email protected])
Tutkimusryhmä
Emil Jansson
Pasi Herranen
Katja Vahtikari
Faksawat Poohphajai
Callum Hill
Kiinnostavaa sisältöä:
Kaikkea muuta kuin tavallinen kasvihuone
Umpinainen puurakenteinen kasvihuone vie puolet vähemmän energiaa kuin lasinen. Ruoantuotannon lisäksi Pasi Herrasen keksintö voi tulevaisuudessa tuottaa sähköä ja ylimääräistä lämpöä.
Sijoituksia tulevaisuuden puuosaajiin
Merkittävä 700 000 euron lahjoituskokonaisuus mahdollistaa laadukkaan puutieteen opetuksen laajan tarjonnan.
Verkkokurssi "Forests, wood and carbon" tarjolla Aallon Avoimessa yliopistossa
Kurssin voi suorittaa omaan tahtiin toukokuussa 2023.
Verkkokurssi “Wood products and processes” alkaa 27.2.2023
100% verkkokurssilla opitaan puutuotteiden valmistusprosesseja ja ominaisuuksia.
Professori Lauri Rautkari on nimitetty Bio2:n varalaitosjohtajaksi
Kemian tekniikan korkeakoulun Biotuotteiden ja biotekniikan laitoksen varalaitosjohtajaksi on nimitetty professori Lauri Rautkari 1.8.2023 lähtien.
Viimeisimpiä julkaisuja
Degradation by brown rot fungi increases the hygroscopicity of heat-treated wood
Side-stream lignins: Potential antioxidant and antimicrobial agents in milk
Impact of a conditioning step during the treatment of wood with melamine-formaldehyde resin on dimensional stabilisation
Hollow Filaments from Coaxial Dry-Jet Wet Spinning of a Cellulose Solution in an Ionic Liquid: Wet-Strength and Water Interactions
Chemical imaging to reveal the resin distribution in impregnation-treated wood at different spatial scales
Limits in reaching the anhydrous state of wood and cellulose
Urban vertical farming with a large wind power share and optimised electricity costs
Multivariate analysis of near-infrared hyperspectral imaging for identification of moisture content in wood under static load
Relationship between decay resistance and moisture properties in wood modified with phenol formaldehyde and sorbitol-citric acid
Oleogels and reverse emulsions stabilized by acetylated Kraft lignins
- Julkaistu:
- Päivitetty: