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
Esimerkiksi:
- PerfectWood: Tutkimusprojekti kotimaisen puun ominaisuuksien parantamisesta, rahoittajana Business Finland + 7 yritystä (Aalto + VTT yhteisprojekti)
- 1.1.2024 → 31.12.2026
- Waterwood: Mekaanisen rasituksen vaikutukset puun kosteudensitomiseen, rahoittajana Suomen Akatemia
- 1.9.2021 → 20.11.2025
- 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)
Puutieteen opetus
Opetuksemme aiheita ovat mm. puumateriaalitiede, puutuotteet ja valmistusprosessit sekä puutuotteiden elinkaariarviointi ja tarjoamme kursseja laajalle yleisölle, kuten Aallon eri alojen opiskelijoille, muiden koekakoulujen sekä Aallon Avoimen yliopiston opiskelijoille.
Lisätietoja kursseista ja opetuksesta täällä (ENG).
Oppimisen tueksi kehitämme jatkuvasti uusia opetusmateriaaleja sekä videoita, ks. esimerkkejä alla.
Täältä Youtube-kanavalta löytyy lisää videoita:
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
Influence of moisture on the sound absorption properties of wood-based pulp fibre foams
Insights into the action of phylogenetically diverse microbial expansins on the structure of cellulose microfibrils
Review: interaction of water vapour with wood and other hygro-responsive materials
Side-stream lignins: Potential antioxidant and antimicrobial agents in milk
Self-assembly of mixed-linkage glucan hydrogels formed following EG16 digestion
Critical comment on the assumptions leading to 24-chain microfibrils in wood
Bioinspired Living Coating System for Wood Protection: Exploring Fungal Species on Wood Surfaces Coated with Biofinish during Its Service Life
Impact of a conditioning step during the treatment of wood with melamine-formaldehyde resin on dimensional stabilisation
Interlaboratory study of the operational stability of automated sorption balances
- Julkaistu:
- Päivitetty: