Väitös kemian alalta, M.Sc. Kourosh Hasheminejad

Väitöskirjan nimi: Computational modelling of block copolymer surface coatings at multiple length scales  

Väittelijä: Kourosh Hasheminejad
Vastaväittäjä: Professor Philip J. Camp, University of Edinburgh, Scotland 
Kustos: Prof. Maria Sammalkorpi, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Tässä väitöskirjassa tutkitaan, miten lohkopolymeeripinnoitteet muodostuvat hydrofiilisille pinnoille ja kuinka tehokkaasti ne estävät veden tunkeutumista. Tällaiset pinnoitteet ovat tärkeitä sovelluksissa, joissa vaaditaan kosteudenkestävyyttä ja pitkäaikaista toimivuutta, kuten pakkaus- ja pintasuojausteknologioissa.

Tutkimuksen tavoitteena oli ymmärtää, miten lohkopolymeerien molekyylirakenne ja pinnoiteseoksen koostumus vaikuttavat pinnoitteen rakenteeseen, stabiilisuuteen ja vedenestokykyyn. Tutkimus edistää polymeerien ja materiaalitieteen alaa tarjoamalla molekyylitason selityksiä pinnoitteiden käyttäytymiselle, joita on vaikea tutkia kokeellisin menetelmin.

Moniskaalaisia tietokonemallinnusmenetelmiä hyödyntäen tutkimus osoittaa, että tasapainoiset hydrofiiliset ja hydrofobiset lohkot sisältävät lohkopolymeerit muodostavat yhtenäisiä ja hyvin järjestäytyneitä pinnoitteita, kun taas voimakkaasti epäsymmetriset polymeerit johtavat rakenteellisesti puutteellisiin pinnoitteisiin. Tulokset osoittavat myös, että stabiilit ja virheettömät pinnoitteet syntyvät vain rajatulla materiaalikoostumuksen alueella.

Lisäksi tutkimuksessa havaittiin, että polymeerin hydrofobisen osan kemiallinen luonne vaikuttaa ratkaisevasti siihen, kuinka hyvin pinnoite säilyttää vedenestokykynsä mekaanisen rasituksen alaisena. Tietyt kemialliset rakenteet auttavat ylläpitämään rakenteellista eheyttä ja rajoittamaan veden tunkeutumista.

Kaiken kaikkiaan väitöskirja tarjoaa uutta tietoa polymeerien molekyylisuunnittelun ja pinnoitteiden toiminnallisen suorituskyvyn välisistä yhteyksistä. Tuloksia voidaan hyödyntää entistä parempien kosteutta estävien pinnoitteiden suunnittelussa käytännön sovelluksiin, kuten kestävään pakkaamiseen ja pintasuojausteknologioihin.

Avainsanat: Polymeeripinnoite, diblock-kopolymeerit, amfifiilinen itsejärjestäytyminen, pintafunktionalisointi, kosteussulku

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