Filosofian maisteri Maria Väätäjä kehitti väitöskirjatutkimuksessaan sähkökeraamisten komponenttien huoneenlämpötilan valmistusmenetelmiä yhdistämällä siihen tulostus- ja painotekniikoita. Mukana linkki Oulun yliopistossa perjantaina tarkistettavaan väitöskirjaan.
Uuden menetelmän avulla keraamikomponentteja voidaan valmistaa huoneenlämpötilassa perinteisen valmistustavan yli 1000 asteen vaativan sintrauksen sijaan. Tiivistyminen saadaan aikaan hyödyntämällä tiettyjen keraamien vesiliukoisuutta sekä puristuspainetta. Väätäjä väittelee alueesta perjantaina 13.5 Oulun yliopistolla. Vätiöskirjan nettilinkki uutisen lopussa.
”Pursotimme tahnoja käyttäen hyödyksi 3D-tulostusta sekä perinteistä stensiilipainatusta. Tahnojen koostumus säädettiin sopivaksi pääosin vesimäärää muuttamalla. Johtuen alhaisemmista paineista, näytteillä oli pienempi suhteellinen tiheys ja siten matalammat sähköisten ominaisuuksien arvot verrattuna perinteisiin puristamalla valmistettuihin näytteisiin. Ne olivat silti käyttökelpoisia mikroaaltoalueen sovelluksissa”, Maria Väätäjä kertoo keskeisestä tutkimustuloksesta.
Väitöstutkimuksen tulokset tuovat uutta tietoa elektroniikan ja tietoliikennetekniikan komponenttien valmistukseen. Matala valmistuslämpötila mahdollistaa erityisesti tulostus- ja painotekniikoiden käytön. Lisäksi valmistuskustannukset ovat alhaisemmat ja tarvittavan energian määrä on arviolta noin 10 prosenttia perinteiseen menetelmään verrattuna.
Keskeinen Väätäjän tutkimuskohde oli keraamitahnojen kehitys komponenttien toteuttamiseksi. Nykyisten tulostus- ja painotekniikoiden avulla sähköisiä laitteita voidaan valmistaa nopeasti ja kustannustehokkaasti erityisesti muoveista. Maria Väätäjän väitöstutkimus kuitenkin osoitti, että vastaavia menetelmiä voidaan käyttää myös sähkökeraamisten komponenttien valmistuksessa.
”Lisäksi näytteenvalmistuksesta tuli suoraviivaista, sillä tahnat eivät tarvinneet orgaanisia liuottimia eikä siten erillistä kuumennusvaihetta niiden poistamiseksi. Pystyin osoittamaan, että huoneenlämpötilan valmistusmenetelmän avulla sähkökeraamien samanaikainen prosessointi ja niiden suora yhdistäminen lämpöherkkien materiaalien kanssa on mahdollista. Perinteisessä sähkökeraamien valmistusmenetelmässä käytetyt korkean lämpötilan käsittelyt muuttavat lämpöherkkiä koostumuksia eikä keraameja siten voi integroida suoraan esimerkiksi muovialustoille”, Väätäjä sanoo.
Lisää: Sähkökeraamien huoneenlämpötilan valmistusmenetelmän mahdollisuudet – väitöskirja (LINKKI, pdf 3,6 Mt).
Kuva: Väitöskirjatutkija Maria Väätäjä, Oulun yliopisto