Teksti Kemia-lehti, kuva Mikko Törmälä
Mohammad Karzarjeddin väitöstyössä tutkittiin nanoselluloosaan perustuvia huokoisia vaahtomateriaaleja veden puhdistuksessa, älypakkauksissa ja langattoman tietoliikenteen sovelluksissa. Uudet nanoselluloosasovellukset vähentävät riippuvuutta fossiilipohjaisista materiaaleista.
Nanoselluloosa on kasvikuiduista valmistettava, uusiutuva nanomateriaali, jonka ominaisuuksiin kuuluvat keveys, erittäin hyvä lujuus ja suuri pinta-ala.
Mohammad Karzarjeddin väitöstyössä kehitettiin pieniä, pallomaisia ja kevyitä aerogeelirakeita, jotka imevät tehokkaasti öljyjä ja liuottimia vedestä. Rakeisiin lisättiin magneettisia nanohiukkasia, jotta ne voidaan helposti kerätä ja käyttää uudelleen.
Väitöstutkimuksessa keskityttiin uuden sukupolven superkevyisiin vaahtoihin, aerogeeleihin, jotka voivat sisältää ilmaa yli 99 prosenttia painostaan. Vaahtojen raaka-aineena toimii puusellusta valmistettu nanoselluloosa.
”Selluloosa muunnetaan ohuista ja vahvoista selluloosananokuiduista koostuvaksi vesigeeliksi, joka sitten kuivataan aerogeeliksi: erittäin kevyeksi ja huokoiseksi kiinteäksi aineeksi, joka koostuu pääasiassa ilmasta”, Karzarjeddi kertoo.
”Aerogeeleistä voidaan valmistaa monia korkean teknologian sovelluksia, kuten materiaaleja epäpuhtauksien poistamiseen vedestä, kosteuteen tai lämpötilaan reagoivia älykkäitä pakkauksia sekä kevyitä materiaaleja langattomiin ja radiotaajuisiin tietoliikenneteknologioihin”, Karzarjeddi kuvailee.
Vaahtorakenteita 5G- ja 6G-teknologioihin
Väitöstyössä kehitettiin myös pallomaisia ja kevyitä aerogeelirakeita. Nämä superabsorbentit imevät erittäin tehokkaasti öljyjä ja liuottimia vedestä.
Rakeisiin lisättiin magneettisia nanohiukkasia, jotta ne voidaan helposti kerätä ja käyttää uudelleen. Aerogeelipallot voivat imeä esimerkiksi kasviöljyä jopa noin 280-kertaisen määrän painoonsa nähden.
Nanoselluloosasta luotiin myös vaahtorakenteita langattomiin 5G- ja 6G-telekommunikaatioteknologioihin, joissa niitä voidaan hyödyntää korkeiden radiotaajuussignaalien muokkaamiseen. Nanoselluloosavaahtojen etuna on erityisesti niiden matalat signaalihäviöt.
”Voivat mullistaa monia eri teollisuudenaloja.”
Kevyempiä, vahvempia ja tehokkaampia materiaaleja
Valtaosa nykyisistä vaahdoista ja huokoisista materiaaleista, esimerkiksi polyuretaani, on valmistettu fossiilisista raaka-aineista, ja niitä on vaikea kierrättää.
Karzarjeddin väitöstyön ohjaaja, professori Henrikki Liimatainen korostaa biopohjaisten materiaalien merkitystä.
”Uusia biomateriaaleja, jotka edistävät kestävän kehityksen tavoitteita ja mahdollistavat uusia tulevaisuuden teknologioita, tarvitaan laajasti”, Liimatainen toteaa.
”Selluloosan nanomateriaaleilla on monia ainutlaatuisia ominaisuuksia ja niitä voidaan muuntaa vaahtojen lisäksi erilaisiin muotoihin, kuten läpinäkyviksi kalvoiksi. Ne mahdollistavat kevyempien, vahvempien ja tehokkaampien materiaalien kehittämisen, jotka voivat mullistaa monia eri teollisuudenaloja”, Liimatainen sanoo.
Nanoselluloosaan pohjautuvia materiaaleja kehitetään laajasti Liimataisen johtamassa Oulun yliopiston kuitu- ja partikkelitekniikan tutkimusyksikössä.
Lue myös:
Nanoselluloosan taituri Henrikki Liimatainen: ”Täysin uuden materiaalin kehittäminen on kiehtovaa”
Mohammad Karzarjeddin väitöskirja Nanocellulose hybrid aerogels for water treatment, smart packaging and green electronics (Nanoselluloosan hybridiaerogeelit vedenpuhdistukseen, älypakkauksiin ja vihreään elektroniikkaan) tarkastettiin 26.9.2025. Vastaväittäjänä toimi apulaisprofessori Falk Liebner BOKU yliopistosta Wienistä ja kustoksena professori Henrikki Liimatainen Oulun yliopistosta.
Lähde: Oulun yliopisto
Lue myös:
Professori Marjo Yliperttula: Nanosellua jääkaapissa ja uusia yhteistyökuvioita elokuvajuhlilla
