Väitös teknillisen fysiikan alalta, FM Teemu Myllymäki

Filosofian maisteri Teemu Myllymäki väittelee perjantaina 4.1.2019 klo 12 Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulussa salissa TU2, Maarintie 8, Espoo. Väitöskirjassa "Biomimetic Designs by Supramolecular Constructs" tutkittiin erilaisia menetelmiä rakentaa synteettisiin materiaaleihin samanlaisia nanorakenteita kuin luonnossa esiintyvissä vahvoissa ja sitkeissä materiaaleissa.

Biologiset materiaalit koostuvat usein funktionaalisuuden mahdollistavista itsejärjestyneistä hierarkisista rakenteista. Esimerkiksi hämähäkinseitti, helmiäinen ja luu koostuvat heikoista lähtöaineista, mutta silti niiden mekaaniset ominaisuudet ovat poikkeuksellisen hyviä. Luonnonmateriaalien mekaaniset ominaisuudet selittyvät niiden nanorakenteella, jossa kovat ja pehmeät alueet ovat sitoutuneet toisiinsa kovalenttisin sidoksin ja heikoin vuorovaikutuksin. Vahvat ja heikot sidokset toimivat yhdessä hierarkisessa rakenteessa ja vahvistavat materiaalia.

Väitöskirjassa tutkittiin erilaisia tapoja luoda synteettisiin materiaaleihin samanlaisia vahvistavia ja sitkeyttä lisääviä nanorakenteita kuin luonnossa esiintyvissä materiaaleissa on. Yhdistämällä vahvistavat nanorakenteet ja synteettiset, vahvat lähtöaineet, voisi olla mahdollista valmistaa materiaaleja, joiden vahvuus ja sitkeys ovat paremmat kuin nykyisin käytössä olevilla materiaaleilla.

Väitöskirjan tuloksena supramolekulaarisia funktionaalisia ryhmiä osataan käyttää paremmin ohjaamaan liuottimen vaihtamisen aikaansaamaa molekyylien itsejärjestymistä. Supramolekulaarisia dimeerejä luovia molekyylejä osataan nyt käyttää paremmin myös nanokomposiittien matriisin ja vahvistavien osien adheesion parantamiseen ja venytyksessä hajoamisen kontrollointiin. Myös nestekiteiden järjestymistä liuottimessa ymmärretään paremmin. Tulokset yhdessä auttavat ymmärtämään miten biologisten materiaalien nanorakenteita voidaan yhdistää synteettisiin materiaaleihin.

Vastaväittäjä: professori Rint Sijbesma, Technische Universiteit Eindhoven, Alankomaat

Kustos: professori Olli Ikkala, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, teknillisen fysiikan laitos