Väitös automaation, systeemien ja säätötekniikan alalta, M.Sc. Diluka Patikiri Arachchige

Väitöskirjan nimi: Manipulation of nonmagnetic particles and liquids on a programmable air-ferrofluid interface

Väittelijä: Diluka Patikiri Arachchige
Vastaväittäjä: Dr. Aude Bolopion, FEMTO-ST Institute, Ranska
Kustos: Prof. Quan Zhou, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, sähkötekniikan ja automaation laitos

Magneettinen manipulointi on perinteisesti rajoittunut magneettisiin materiaaleihin, mikä on rajoittanut sen laajempaa käyttöä. Tämä väitöskirja esittelee uusia magneettisen manipuloinnin menetelmiä, joiden avulla ei-magneettisia hiukkasia ja nesteitä voidaan manipuloida ilman ja ferrofluidin rajapinnalla magneettikenttien avulla. Tämä avaa uusia mahdollisuuksia teollisiin prosesseihin ja biolääketieteelliseen tutkimukseen. Perinteiset lähestymistavat tukeutuvat usein mekaaniseen manipulointiin tai ei-magneettisten materiaalien päällystämiseen magneettisilla hiukkasilla, mikä voi aiheuttaa rajoitteita tai muuttaa materiaalin ominaisuuksia. Tämä tutkimus tarjoaa ei-invasiivisen ja tehokkaan tavan manipuloida ei-magneettisia materiaaleja hyödyntämällä ilman ja ferrofluidin rajapintaa, lineaarista ohjelmointia ja tehokkaasti tietoa käyttäviä tekoälypohjaisia menetelmiä. Tämä lähestymistapa kasvattaa tutkijoiden ja insinöörien työkalupakkia, mahdollistaen laajemman sovelluskentän. 

Tutkimuksessa esiteltiin keskeisiä valmiuksia, mukaan lukien menetelmiä, joilla hallitaan ei-magneettisten hiukkasten liikettä ennalta määritellyillä reiteillä ferrofluidin pinnalla. Lisäksi esiteltiin innovatiivisia lähestymistapoja ei-magneettisten nesteiden muokkaamiseen haluttuihin muotoihin sekä nesteiden pyörimisen ja sekoittamisen aikaansaamiseksi. Tutkimus mahdollisti myös muotoiltujen ohuiden kalvojen muodostamisen manipuloiduista pisaroista. Tulokset korostavat menetelmän mukautuvuutta, monipuolisuutta ja toistettavuutta. Tämä työ edustaa merkittävää edistysaskelta magneettisen manipuloinnin menetelmissä ei-magneettisille materiaaleille, laajentaen magneettisen manipuloinnin sovellusalaa kattamaan laajemman materiaalikirjon. Näitä tekniikoita voitaisiin mahdollisesti käyttää biomateriaalien, kuten solujen, järjestämiseen erityisiin kokoonpanoihin, mikä luo perustan tuleville sovelluksille kudostekniikan ja regeneratiivisen lääketieteen aloilla. Yhteenvetona tämä väitöskirja esittelee magneettisen manipuloinnin menetelmiä, jotka laajentavat olemassa olevia valmiuksia tekoälypohjaisia menetelmiä hyödyntämällä mukautuvuuden ja tehokkuuden parantamiseksi. Se luo perustan innovatiivisille sovelluksille sekä vakiintuneilla että uusilla aloilla.

Avainsanat: magneettinen manipulointi, muodonmuokkaus, ilma-nestepinta, pisara, ei-magneettinen

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Yhteystiedot:

Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/53