Uutiset

Luonnonkuituiset akustiikkaratkaisut voivat pienentää rakennusten hiilijalanjälkeä

Aalto-yliopiston tutkijat selvittivät, että puupohjaiset selluloosakuidut sopivat hyvin myös akustiikkamateriaaleihin.
Mare Tranquillitatis IC-98, 2020  Art work is part of Aalto University Art collection Images: Aalto University/Mikko Raskinen
IC-98-taiteilijaryhmän Mare Tranquillitatis -teoksessa (2020) on hyödynnetty selluloosapohjaista akustiikkaa. Teos on osa Aalto-yliopiston taidekokoelmaa. Kuva: Mikko Raskinen/Aalto-yliopisto.

Työtilan hyvä akustiikka parantaa työtehoa ja työn tuottavuutta – siksi myös akustiikkamateriaaleilla on väliä. Aalto-yliopiston signaalinkäsittelyn ja akustiikan laitoksen tutkijat ovat selvittäneet yhteistyössä Lumir Oy:n kanssa selluloosakuitujen soveltuvuutta akustiikkamateriaaleihin.

”Akustiikan absorptiomallit perustuvat synteettisillä kuiduilla tehtyihin kokeisiin, eivätkä luonnonkuidut noudata niitä. Luonnonkuituja käytettäessä pääsemme ohuemmilla rakenteilla samoihin äänen absorptioarvoihin kuin synteettisillä kuiduilla”, tohtorikoulutettava Jose Cucharero sanoo.

Hänen väitöskirjatutkimuksensa käsittelee luonnonkuitujen ominaisuuksien vaikutusta äänen absorptioon ja kuitujen hyödyntämistä huoneakustiikassa. Absorptiolla tarkoitetaan ääniaaltojen imeytymistä huokoiseen aineeseen.

Synteettiset kuidut, kuten lasi- ja kivivilla, ovat tasalaatuisia. Selluloosakuitujen rakenne on monimutkainen, ja niissä on paljon luontaisia epäsäännöllisyyksiä. Näitä epäsäännöllisyyksiä voidaan hyödyntää, kun kehitetään absorptiomateriaaleja äänen vaimentamiseksi sisätiloissa.

Myös kuitujen alkuperällä näyttäisi olevan väliä: tutkimuksessa havaittiin, että lehtipuukuidut absorboivat ääntä paremmin kuin havupuukuidut.

Jose Cucharero ja luonnonkuituiset akustiikkamateriaalit.
Jose Cucharero on tutkinut selluloosakuitujen soveltuvuutta akustiikkamateriaaleihin. Kuva: Aalto-yliopisto.

Selluloosakuidut sitovat hiilidioksidia kymmeniä vuosia

Erinomaisten akustisten ominaisuuksien lisäksi selluloosakuiduilla on perinteisiin akustiikkamateriaaleihin verrattuna myös myönteisiä ympäristövaikutuksia. Selluloosakuitujen valmistus on huomattavasti energiatehokkaampaa, ja niihin myös sitoutuu merkittäviä määriä ilmakehän hiilidioksidia.

Selluloosakuituja käytetään perinteisesti kertakäyttöisissä tuotteissa kuten pakkauksissa ja papereissa, jolloin niihin sitoutunut hiili vapautuu hiilidioksidina ilmakehään hyvin nopealla syklillä. Rakennustuotteissa, kuten akustiikkapaneeleissa, hiili sitoutuu useiksi kymmeniksi vuosiksi rakennukseen.

Akustiikalla on tärkeä merkitys myös arkisissa tiloissa, ei vain konserttisaleissa. Toimistotyössä akustoitu tila vaikuttaa työtehoon ja työn tuottavuuteen. Kouluissa huono akustiikka taas voi aiheuttaa oppimisvaikeuksia, stressireaktioita sekä rasittaa opettajan ääntä.

”Selluloosakuitupohjaisia akustiikkaratkaisuja voidaan soveltaa monenlaisiin tiloihin. Esimerkiksi akustiikkaruiskutteilla voidaan parantaa korjauskohteiden viihtyvyyttä merkittävästi muuttamatta tilan ilmettä”, Cucharero sanoo. Akustiikkaruiskute on kuitumassaa, joka voidaan ruiskuttaa minkä hyvänsä pinnan päälle, jolloin pinnalle saadaan huokoinen, ääntä imevä pintakerros.

Tutkimuksessaan Cucharero mallinsi kolmen erilaisen tilan akustiikkaratkaisujen vaikutusta äänimaisemaan. Yksi esimerkki selluloosakuitupohjaisen akustiikan vaikutuksista on taiteilijaryhmä IC-98:n toteuttama Mare Tranquillitatis -teos, joka on koettavissa Aalto-yliopiston kampuksella Kauppakorkeakoulun tiloissa.

Tutkimustuloksia hyödynnetään jo tuotekehityksessä

Jose Cucharero työskentelee väitöskirjatutkimuksensa ohella Lumir Oy:ssä, joka valmistaa kiertotalouden mukaisia akustiikkaratkaisuja. Väitöstyön tuloksia hyödynnetään uusien selluloosapohjaisten akustiikkaratkaisujen kehittämisessä, ja tutkimusta on voitu soveltaa tuotekehityksessä nopeasti.

Kaupallista näkökulmaa täydentävät myös kokeet, joilla on varmistettu tuotteiden valmistettavuus ja palonkestävyys. Tulosten pohjalta on kehitetty muun muassa teollisesti skaalautuva prosessi selluloosakuitupohjaisten akustiikkapaneelien valmistukseen.

”Valtioneuvosto on asettanut tavoitteen, että Suomi on hiilineutraali vuoteen 2035 mennessä. Tavoitetta ei voida saavuttaa pelkästään päästöjä vähentämällä, vaan ilmakehän hiilidioksidia on sidottava tuotteisiin”, sanoo Lumirin tuotekehitysjohtaja, tekniikan tohtori Tuomas Hänninen, joka toimii Jose Cuchareron väitöstyön ohjaajana.

Linkit julkaisuihin:

https://link.springer.com/article/10.1007/s10570-021-03774-1

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbuil.2021.665332

Lisätietoja:

Tohtorikoulutettava Jose Cucharero
p. 044 238 4576
[email protected]
Lumir Oy

Professori Tapio Lokki
p. 040 578 2486
[email protected]
Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, signaalinkäsittelyn ja akustiikan laitos

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Image depicts a white wall with the words IV Konehuone OLO sprayed on it in red, referring that the engine room for AC is that way.
Kampus, Mediatiedotteet, Yliopisto Julkaistu:

Aalto-yliopisto julkistaa kilpailut rakenteilla olevan korttelin taideteoksista

Kilpailuilla haetaan teoksia rakenteilla olevaan Aalto Works -kortteliin.
Elisa Mekler
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Merkittävä EU-rahoitus Aaltoon – uusi projekti valjastaa psykologian teoriat pelikehityksen hyödyksi

Psykologian tutkimus tarjoaa pelikehittäjille arvokasta tietoa pelaamisen motivaatiosta ja vaikutuksista – jos tutkimusta osataan hyödyntää oikein.
Nanolaser kytkettynä päälle (ylhäällä) ja pois päältä (alhaalla) ulkoisen magneettikentän avulla.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Fyysikot oppivat hallitsemaan nanolasereita etäältä magneettikentän avulla

Ilmiön salaisuus on poikkeuksellisessa materiaalissa ja sopivasti järjestetyissä nanopartikkeleissa. Tutkimus voi osoittaa tien kohti ennennäkemättömän vakaata signaalinkäsittelyä.

The apparatus consisted of a micron-scale aluminium superconductor separated from a normal conductor – metallic copper – by a thin insulating layer. When Cooper pairs in the superconductor broke, the quasiparticles would tunnel through the insulation to the copper, where the researchers observed them with a charge detector. Picture: Aalto University.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Tutkijat todistivat kvanttitietokonetta häiritsevien kvasihiukkasten katoamisen

Aalto-yliopiston tutkijat havainnoivat yhdessä Lundin yliopiston ja VTT:n tutkijoiden kanssa reaaliaikaisesti pienellä alumiinisaarekkeella olevien kvasihiukkasten määrää. Tutkijat pystyivät varausilmaisimen avulla tarkkailemaan, miten Cooperin parien hajoamisesta syntyvät parittomat elektronit tunneloituivat eli karkasivat yksi kerrallaan pois alumiinisaarekkeelta noin sadan mikrosekunnin kuluessa.