Kemian ja materiaalitieteen laitos

Monitoimisten materiaalien suunnittelu

Ryhmän tavoitteena on luoda uusia monitoiminnallisia materiaaleja, eli yhdistää useita eri toiminnallisuuksia yhteen materiaaliin.
Monitoimisten materiaalien suunnittelu

Tällä sivulla

Loading table of contents

Tutustu meihin:

nanoselluloosakalvoja

Aurinkokennojen ja erikoislasien rakennuspalikat voidaan saada puusta – tai miljardin tonnin jätevuoresta

Kansainvälinen tutkijaryhmä kartoitti, miten kasvien biomassalla voidaan korvata uusiutumattomia luonnonvaroja optisissa sovelluksissa. Metsän sijaan tutkijat hakisivat raaka-ainetta elintarviketeollisuuden ja maatalouden sivuvirroista.

Uutiset
Jaana Vapaavuori, kuva: Helena Seppälä / Aalto-yliopisto

Jaana Vapaavuori: Tanssijasta tutkijaksi

Funktionaalisten nanomateriaalien professori haluaisi yhdistää tutkimuksessaan tekniikkaa ja taidetta.

Uutiset

Our research focuses and group members

Beakers / Photo by Aalto University, Aleksi Poutanen

MMD research focuses

Multifunctional Materials Design research group's research focuses

Department of Chemistry and Materials Science
MMD research group 20210630_1.jpg

MMD team

Multifunctional Materials Design: research group members

Department of Chemistry and Materials Science

Our projects:

Beyond e-Textiles project

Nordic network on smart light-conversion textiles beyond electric circuits

BET www_main image_1946x1100px.png

Aalto University Bioinnovation Center

To achieve human wellbeing in planetary boundaries, we need new sustainable solutions to wisely use our natural resources. The Bioinnovation Center especially focuses on innovations in sustainable bio-based materials, with special focus on textiles and packaging.

EARMetal project

Electrochemically-Assisted Aqueous Reduction of Waste Streams for Metals Recovery and Functional Surfaces

MMD FinnCERES projects

MMD projects funded by FinnCERES

ModelCom project

Autonomously adapting and communicating modular textiles

Nylon yarn helix / photo by Aalto University, Maija Vaara.jpg

SUBSTAINABLE project

Multifunctional, high performance cellulose-based substrates for photovoltaics and optoelectronics

SUPER-WEAR project

Super-stretchable functionalized materials and fibers for third generation wearable technology

WEARSENSNANO project

Continuous monitoring of hypothermia in elderly people by the novel integrated wearable sensor system based on cellulose hydrogel and metallic nanowires

WEARSENSNANO main image / Photo: Aalto University, Fevzihan Basarir

MMD (Multifunctional Materials Design) tutkimusryhmä:

MMD research group 20210630_1.jpg

MMD tutkimusryhmä 30/06/2021

MMD research group 20210630_2.jpg

MMD tutkimusryhmä 30/06/2021

MMD research group 20210630_3.jpg

MMD tutkimusryhmä 30/06/2021

Tutkimusryhmä tutkii muun muassa sitä, miten valolla voidaan muuttaa materiaalien rakennetta ja ominaisuuksia. Tutkimuksella on runsaasti sovelluskohteita. Sitä voidaan hyödyntää esimerkiksi erittäin pienten mikropiirien valmistuksessa.

Tutkimusalueemme:

 

  1. Vesipisarakuviot ja itsejärjestäytyneet hierarkkiseet rakenteet
  2. Funktionaaliset huokoiset biomateriaalit
  3. Photo-controllable surfaces
  4. Nanoselluloosa energian tuotanto- ja varastointilaitteissa
  5. Luonnon funktionaalisten pintojen monistaminen
  6. Kasvivirukset nanomateriaalina energiasovelluksiin
  7. Ulkoisiin ärsykkeisiin reagoivat langat ja tekstiilit
  8. Puettavat paine-/venymä- ja lämpötila-anturit
  9. Aurinkokennot

-Vesipisarakuviot ja itsejärjestäytyneet hierarkiset rakenteet

Ryhmämme kehittää uusia menetelmiä nanorakenteiden kerrostamiseen, mekaanisten ominaisuuksien mittaamiseen ja biotunnistamiseen, joita voidaan käyttää puettavissa laitteissa. Tämä tavoite voidaan saavuttaa yhdistämällä erilaiset itsejärjestäytymismekanismit yhteen synteesimenetelmään, esimerkiksi yhdistämällä vesipisarakuvionti, lohkokopolymeerien ja nanopartikkelien itsejärjestymiseen. Upotuspinnoituksen käyttö, joka on kustannustehokas, yksinkertainen ja skaalautuva tekniikka kalvopäällystykseen, voi paljastaa nanorakenteisen kuvion ilman jälkikäsittelyä.

-Funktionaaliset huokoiset biomateriaalit

SEM of bio-based 3D structure porous material

Tämän tutkimuksen keskeinen teema on, miten erittäin biomateriaalit – jopa biojäte – voidaan muuntaa erittäin huokoisiksi materiaaleiksi, aero- ja kryogeeleiksi. Tämän hetkisessä tutkimuksessa aerogeelien valmistukseen käytetään biohajoavia materiaaleja, jotka voivat saavuttaa lupaavia ominaisuuksia, kuten korkea ominaispinta-ala, matalan tiheys ja suuri huokoisuus. Lopullisten sovellusten erilaisten vaatimusten mukaan materiaalin ominaisuuksia voidaan helposti muokata supramolekyläärisillä ristisilloitusstrategioilla.

-Photo-controllable surfaces

We combine photo-responsive azobenzene with matrix polymer by supramolecular interaction and then coat the complexes on thick stretchable substrate to build a double-layered structure. Upon stretching, the wrinkle structure will be created due to the mechanical properties mismatch between the top layer and substrate. Under the light illumination, wrinkle structure will be erased and the rate of erasure is tunable by adjusting the azobenzene content. Furthermore, with wrinkle structure, the surface area will be significantly increased, which could be used for further deposition and potential applications.

-Nanoselluloosa energian tuotanto- ja varastointilaitteissa

Onko mahdollista tuottaa tai varastoida energiaa pelkistä puista tai muista biopohjaisista materiaaleista? Päätavoitteemme on valmistaa ekologisia ja kestäviä materiaaleja, jotka perustuvat selluloosaan, joka on yleisin luonnossa esiintyvä orgaaninen yhdiste, sekä vähentää ympäristöhaittoja ja hiilidioksidipäästöjä.

Small glass vials (laboratory test tubes)

Selluloosaa voidaan käyttää joustavissa ja venyvissä energianvarastointilaitteissa, mukaan lukien paristot ja superkondensaattorit, aktiivisena materiaalina ja /tai elektrolyyttinä. Se on halpa, yleisesti biologisesti yhteensopiva ja biologisesti hajoava. Sitä voidaan käyttää myös läpinäkyvinä ja joustavina kalvoina aurinkoenergiasovelluksissa (esim. aurinkokennot) korvaamaan lasi, helpottamaan kierrätettävyyttä ja ylläpitämään vihreämpää planeettaa.

-Luonnon funktionaalisten pintojen monistaminen

Replication of the nature’s functional surfaces

Luonnon kiehtovat ominaisuudet ovat aina innoittaneet tutkijoita jäljittelemään ja käyttämään niiden toimintoja. Jotkin kasvien lehdet, kuten parsakaalin lehdet, hyötyvät mahdollisuudesta poistaa pinnastaan likaa sateella. Pisarat pyyhkäisevät pinnan puhtaaksi. Tällaisten pinnat ovat siis itsepuhdistuvia. Itsepuhdistuvuus on varsin toivottava eri toimialoilla. Se voi olla hyödyllinen esim. aurinkokennoissa, koska niiden tehokkuus heikkenee likaantuessa. Tutkimuksessa pyrimme toistamaan lehtien ominaisuuksia jäljentämällä lupaavien niiden pintarakenteita.

-Kasvivirukset nanomateriaalina energiasovelluksiin

Plant virus particles as nanomaterials / Image: Aalto University, Swarnalok De

Kasvivirukset ovat monimuotoisia ja erittäin mielenkiintoisia nanomateriaaleja, joiden ominaisuuksia on helppo muokata. Perunavirus A (PVA) on kasvivirus, joka tuottaa pitkiä taipuisia nanolangan kaltaisia nanopartikkeleita, jotka ovat erittäin kapeita suhteessa pituuteensa. Niiden tuotannon helppous, monodispersiivinen luonne ja muokattavuus tekevät niistä erittäin sopivan ehdokkaan nanomateriaalisovelluksiin. Tutkimuksessamme yritämme implementoida PVA-nanopartikkeleita aurinkosähkösovelluksiin.

-Ulkoisiin ärsykkeisiin reagoivat langat ja tekstiilit

Polymer actuators

Tietyt polymeerimateriaalit (kuten esimerkiksi nylon) omaavat rakenteen, joka muuttuu lämmön vaikutuksesta. Näistä materiaaleista valmistettuja lankoja kiertämällä ja pyörittämällä vieterin muotoon on mahdollista valmistaa lankoja, jotka venyvät tai kutistuvat lämpöenergian vaikutuksesta. Tutkimuksessamme yritämme selvittää mitkä erot polymeerin ominaisuuksissa ja langan rakenteessa vaikuttavat sen kykyyn venyä ja kutistua. Tästä materiaalista on mahdollista lähteä kehittämään erilaisia sovelluksia älykankaiden ja pehmeän robotiikan saralla, ja yksi tutkimuksen tavoitteista onkin kartoittaa mahdollisia käyttökohteita.

Puettavat paine-/venymä- ja lämpötila-anturit

Lue lisää englanniksi

 

Aurinkokennot

Lue lisää englanniksi

                                                                                        ****************************************

Jos olet kiinnostunut tutkimuksestamme, voit olla yhteydessä prof. Jaana Vapaavuoreen sähköpostitse.

Yhteystiedot:

Jaana Vapaavuori
Professori Jaana Vapaavuori

Postitusosoite: Kemian ja materiaalitieteen laitos, Aalto yliopisto, PL 16100, 00076 AALTO, Suomi

Käyntiosoite: Huone B209b, Kemistintie 1 (Kemian rakennus), 02150 Espoo, Suomi

Aulapalvelu Kemian rakennuksessa:
+358 50 384 1658

Sähköpostiosoitteet: [email protected]

Projektit:

Uusimmat julkaisut:

Biowaste-derived electrode and electrolyte materials for flexible supercapacitors

Yazan Al Haj, Seyedabolfazl Mousavihashemi, Daria Robertson, Maryam Borghei, Timo Pääkkönen, Orlando J. Rojas, Eero Kontturi, Tanja Kallio, Jaana Vapaavuori 2022 Chemical Engineering Journal

Tuning the Porosity, Water Interaction, and Redispersion of Nanocellulose Hydrogels by Osmotic Dehydration

Valentina Guccini, Josphat Phiri, Jon Trifol, Ville Rissanen, Seyede Maryam Mousavi, Jaana Vapaavuori, Tekla Tammelin, Thaddeus Maloney, Eero Kontturi 2022 ACS Applied Polymer Materials

Plant-Based Structures as an Opportunity to Engineer Optical Functions in Next-Generation Light Management

Joice Jaqueline Kaschuk, Yazan Al Haj, Orlando J. Rojas, Kati Miettunen, Tiffany Abitbol, Jaana Vapaavuori 2022 Advanced Materials

Lightweight lignocellulosic foams for thermal insulation

Tia Lohtander, Reima Herrala, Päivi Laaksonen, Sami Franssila, Monika Österberg 2022 Cellulose

Stability improvement of MAPbI3-based perovskite solar cells using a photoactive solid-solid phase change material

Seyede Maryam Mousavi, Maryam Alidaei, Farzaneh Arabpour Roghabadi, Vahid Ahmadi, Seyed Mojtaba Sadrameli, Jaana Vapaavuori 2022 Journal of Alloys and Compounds

Probing interfacial interactions and dynamics of polymers enclosed in boron nitride nanotubes

Jukka Niskanen, Yanming Xue, Dmitri Golberg, Françoise M. Winnik, Christian Pellerin, Jaana Vapaavuori 2022 Journal of Polymer Science

Intertwining Material Science and Textile Thinking : Aspects of Contrast and Collaboration

Emmi Pouta, Riia Vidgren, Jaana Vapaavuori, Mithila Mohan 2022 The Design Research Society Conference (DRS2022)

Recent progress and challenges facing ballast water treatment – A review

Burcu Sayinli, Yujiao Dong, Yuri Park, Amit Bhatnagar, Mika Sillanpää 2022 Chemosphere

Transparent conductive electrode based on LBL deposition of graphene oxide and copper nanowires

B. Tugba Camic, Jaana Vapaavuori, Fevzihan Basarir 2022 Materials Letters

Optically transparent pectin/poly(methyl methacrylate) composite with thermal insulation and UV blocking properties based on anisotropic pectin cryogel

Fangxin Zou, Hailong Li, Yujiao Dong, Girish C. Tewari, Jaana Vapaavuori 2022 Chemical Engineering Journal
More information on our research in the Research database.
Research database

Tutkimusryhmän jäsenet:

Tutustu myös:

Lisää uutisia englanniksi

Aurinkokennojen ja erikoislasien rakennuspalikat voidaan saada puusta – tai miljardin tonnin jätevuoresta

Kansainvälinen tutkijaryhmä kartoitti, miten kasvien biomassalla voidaan korvata uusiutumattomia luonnonvaroja optisissa sovelluksissa. Metsän sijaan tutkijat hakisivat raaka-ainetta elintarviketeollisuuden ja maatalouden sivuvirroista.

nanoselluloosakalvoja

Uudet akatemiahankkeet käynnistyvät syyskuussa

Suomen Akatemian rahoittamissa akatemiahankkeissa on mukana osaamista kaikista Aallon kuudesta korkeakoulusta.

Organ type of image with white "veins" and small bacteria dots in red background, original image by Valeria Azovskaya

Aaltoon saapuu viisi uutta Marie Curie -tutkijaa ympäri maailmaa

Hankkeissa tutkitaan puettavia antureita iäkkäille hypotermian oireiden seuraamiseksi, biomassan jalostamista tuotteiksi ja materiaaleiksi, DNA-nano-origamitekniikkaa sairauksien seulontaan, silmän valoreseptorisoluja sekä vikasietoisia laitteita ja topologista laserointia.

Ilmakuva Otaniemestä syyskeltaisessa asussa, kuva Matti Ahlgren

EU:lta miljoonarahoitus älykkäiden materiaalien ja uuden sukupolven ledien tutkimukseen

Apulaisprofessori Jaana Vapaavuoren ja tutkijatohtori Konstantinos Daskalakisin hankkeet parantavat rakennusten ja valaistuksen ympäristöystävällisyyttä.

Jaana Vapaavuori (left) and Konstantinos Daskalakis (right)

ChemisTree - puu avuksi aurinkoenergian käytössä

Voidaanko puita käyttää sähköntuotannossa? Yllättävää kyllä, voidaan!

Solar Energy Through ChemisTree Photo: Glen Forde

Vuoden nuori tutkija kehittää monitoiminnallisia materiaaleja design-ajattelulla

Tekniikan edistämissäätiö valitsi apulaisprofessori Jaana Vapaavuoren vuoden 2020 nuoreksi tutkijaksi.

Jaana Vapaavuori

Bakteeritehtaita ja pehmorobotteja

Räätälöidyt molekyylit ja materiaalit voivat mullistaa kemianteollisuuden, liikuttaa kangasta ja tehdä aurinkopaneeleista ekologisempia.

Jan Deska, Jaana Vapaavuori, kuva: Jaakko Kahilaniemi

Jaana Vapaavuori ja Kati Miettunen saivat rahoitusta uusien biomateriaalikomposiittien kehittämiseen

TFV-ohjelma vahvistaa Suomen ja Ruotsin metsävaroihin, puupohjaisten tuotteiden arvoketjuun ja puurakentamiseen liittyvää tutkimusyhteistyötä.

Uusi pohjoismaalainen projekti kehittää huipputehoisia puupohjaisia materiaaleja aurinkokennoihin. Kuva: Kati Miettunen.

Jaana Vapaavuori: Tanssijasta tutkijaksi

Funktionaalisten nanomateriaalien professori haluaisi yhdistää tutkimuksessaan tekniikkaa ja taidetta.

Jaana Vapaavuori, kuva: Helena Seppälä / Aalto-yliopisto

News

Events

FinnCERES Scientific Seminar 2022

FinnCERES Scientific Seminar 2022: Back to Fundamentals - Fibre, Water & Interactions

The FinnCERES Scientific Seminar 2022 Back to Fundamentals - Fibre, Water & Interactions will explore the full potential of bio-based raw materials. This year we will focus on how to fully harness the inherent properties of all the lignocellulosic fractions to develop new bio-based and bio-inspired materials.

Events
MMD Colloquium 2022 main image

MMD Colloquium 2022: Wearables Technology

Multifunctional Materials Design: a series of online lectures by invited guests

Events
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu