Väitös biotuotetekniikan alalta, MSc Roozbeh Abidnejad

Väitöskirjan nimi: Particle-stabilized foams as advanced materials for energy management  

Väittelijä: Roozbeh Abidnejad
Vastaväittäjä: Dr. Gilberto Siqueira, EMPA, Sveitsi
Kustos: Prof. Eero Kontturi, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Particle-stabilized foams as advanced materials for energy management
 

Lämmöneristystä lisäävät muovipohjaiset vaahtomateriaalit ovat keskeisiä raaka-aineita rakennusmateriaaleissa, pakkauksissa ja monissa arkipäiväisissä tuotteissa. Huolimatta niiden tehokkuudesta materiaalit valmistetaan useimmiten fossiilisista raaka-aineista ja voivat aiheuttaa merkittäviä palo- ja ympäristöriskejä. Tässä väitöskirjassa tutkitaan kestävämpiä vaihtoehtoja kehittämällä kevyitä vaahtomateriaaleja uusiutuvista nanokuitumateriaaleista ja epäorgaanisista hiukkasista. Tutkimuksen keskiössä ovat niin sanotut hiukkasstabiloidut (Pickering) vaahdot, joissa perinteisten pinta-aktiivisten aineiden sijaan käytetään kiinteitä hiukkasia ilmakuplien stabilointiin. Yhdistämällä selluloosan nanokuituja ja piidioksidinanohiukkasia työssä osoitetaan, miten stabiilit märät vaahdot voidaan muuntaa erittäin huokoisiksi ja kevyiksi kiinteiksi materiaaleiksi. Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää monitoimisia vaahtoja, jotka yhdistävät lämmöneristyksen, paloturvallisuuden ja lämmön varastoinnin. Tulokset osoittavat, että nämä biopohjaiset vaahdot saavuttavat lämmöneristyskyvyn, joka on verrattavissa kaupallisiin muovivaahtoihin, mutta samalla ne tarjoavat parempaa paloturvallisuutta, kuten itsestään sammuvan käyttäytymisen ja vähäisemmän myrkyllisten kaasujen muodostumisen. Lisäksi vaahtoihin voidaan integroida faasimuutosmateriaaleja, kuten polyetyleeniglykolia, jolloin materiaalit pystyvät varastoimaan ja vapauttamaan lämpöä sekä tasaamaan lämpötilavaihteluita. Tutkimuksen keskeinen tieteellinen anti on ymmärrys siitä, miten nanokuitujen ja hiukkasten vuorovaikutus rajapinnoilla ohjaa vaahdon rakennetta ja ominaisuuksia. Väitöskirja osoittaa, että lämmöneristys, energian varastointi ja paloturvallisuus voidaan yhdistää yhteen uusiutuvaan materiaalialustaan. Tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää kaupallisissa ja tieteellisissä kohteissa, jotka liittyvät kestäviin rakennusmateriaaleihin, energiatehokkaaseen pakkausteknologiaan ja lämpöenergian hallintaan. Kehitetyt vaahdot tarjoavat lupaavan ja ympäristöystävällisen vaihtoehdon perinteisille muovipohjaisille eristemateriaaleille.
 

Vaahdot, Pickering-vaahdot, nanoselluloosa, lämmön varastointi, kestävät materiaalit

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): Aalto-yliopiston riiputussivu.

Yhteystiedot:roozbeh.abidnejad@aalto.fi