Tutkijat paljastavat ”puunjäristykset”

Aalto-yliopiston soveltavan fysiikan laitoksen tutkijat ovat soveltaneet erilaisten materiaalien vakiintuneita tutkimusmenetelmiä puuhun, erityisesti tarkkailemalla ja kuuntelemalla tarkasti. Heidän saamansa tulokset osoittavat, että puu – vaikka sen rakenne on selkeästi erilainen – käyttäytyy muiden materiaalien tavoin ja murtuu ja räsähtelee, kun sitä puristetaan. Puusta kuuluva ääni on tosiaan samanlainen kuin maanjäristyksissä vapautuvissa seismisissä aalloissa.

Kiven ja keramiikan kaltaisten hauraiden materiaalien rakenneominaisuuksia, muun muassa rasituksen aiheuttamaa murtumista, on tutkittu kauan ja yksityiskohtaisesti ja saatu siten tietoa lumivyöryistä, maanjäristyksistä ja maanvyöryistä. Puu ja sen reaktiot rasitukseen tai jännitykseen on tunnettu perustasolla huonommin – tähän asti.

Tohtoriopiskelija Markus Ovaska selostaa koetta: ”Otimme pieniä männynpaloja ja muutimme puun muotoa puristamalla niitä kasaan. Prosessin seurantaan käytimme yleisiä tekniikoita, eli digitaalista kuvakorrelaatiota ja muodonmuutosten akustista valvontaa. Sitten nämä tekniikat korreloitiin keskenään, jotta saimme selville, miltä puu näyttää ja kuulostaa, kun sitä puristetaan.”

Jotkin puun käyttäytymistä koskevat näkökohdat ovat aiemmin jääneet huomiotta. Yksi tutkimuksen laatijoista, tohtori Amandine Miksic, selittää, miksi: ”Kauan oletettiin, että puu on ainutlaatuinen tai että sillä on erityisominaisuuksia, esimerkiksi sen kerroksellisen solurakenteen ja vuosirenkaiden vuoksi. Laatimalla kokeen, jossa havainnoidaan puuta akustisia ja optisia mittauksia käyttämällä, löysimme yleisen käytöksen, joka on samankaltainen kuin esimerkiksi lumivyöryissä.”

Aina, kun istahdamme puutuoliin, kävelemme parkettilattialle tai ajamme puusillalla, allamme tapahtuu ”puunjäristyksiä”.

Hanketta valvoneen tutkimuksen toisen laatijan, professori Mikko Alavan mukaan näitä puunjäristyksiä ei osattu odottaa. ”Koska puun ominaisuudet ovat niin riippuvaisia lämpötilasta tai kosteudesta, on yllättävää, että tuloksena on tällaisia vyöryjä. Nyt onkin kysyttävä, tapahtuuko tätä kaikenlaisissa biologisissa tai luonnollisissa materiaaleissa.”

Miksicin mielestä heidän saamansa tulokset voisivat edistää vikojen ennakointia ja ehkä estää tulevia vaurioita, mikä on ratkaisevan tärkeää huonekalu- ja rakennusalalla.

Heidän havaintonsa julkaistaan Physical Review Letters –lehdessä.Työtä rahoitettiin Suomen Akatemian laskennallisen nanotieteen huippuyksiköstä (hankkeen numero 251748).

Yhteystiedot:

Professori Mikko Alava
[email protected]
+35850 4132 152
Teknillisen fysiikan laitos
Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu