Uutisia tutkimusmaailmasta: Jäälabrassa syntyy jäätä hylkiviä pinnoitteita

Modifioitu julkaisusta 17.11.2022

Tampereen yliopisto

Maaliskuun 2023 alusta Tampereen yliopistossa aloittanut pinnoitustekniikan tenure track -professori Heli Koivuluoto johtaa myös vuonna 2013 aloittaneen jäälaboratorion toimintaa. Laboratoriossa työskentelee nyt yhdeksän tutkijaa.

Tuulivoimaloiden lapoihin, lentokoneiden siipiin ja sähkölinjoille kertyvä jää aiheuttaa joka vuosi merkittäviä kustannuksia ja vaaratilanteita. Haasteita vastaan taistellaan mm. kehittämällä pinnoitteita, jotka estävät jään tarttumista erilaisille pinnoille.

- Kehitämme jäälabrassamme erilaisia pinnoitteita, joista jää irtoaa helposti. Jäätä hylkivä pinta on usein liukas ja sileä. Pinnoitus valitaan aina pinnoitettavan materiaalin mukaan, kertoo professori Heli Koivuluoto.

Kehitystyössä tavoitellaan jään hylkivyyden lisäksi esimerkiksi kestävää rakennetta, uv-suojaa ja korroosion kestävyyttä. Koivuluoto mainitsee esimerkkinä kuplahallit.

- Raskas jää- ja lumikuorma aiheuttavat romahdusvaaran. Jos hallin katto pinnoitettaisiin, niin lumi tulisi itsestään ja tasaisemmin alas, Koivuluoto sanoo.

Pinnoite voisi estää jäätä kertymästä myös muun muassa aurinkopaneleiden tai junavaunujen alla sijaitsevien koneistojen pinnoille.

Termisellä ruiskutuksella hyviä tuloksia

Tällä hetkellä ryhmä tutkii neljää erilaista tapaa tehdä jäätä hylkiviä pintoja. Termisessä ruiskutuksessa pinnoitemateriaali sulatetaan ja ruiskutetaan käsiteltävään pintaan, johon se jähmettyy. Menetelmän tuoreita tutkimustuloksia on hakekonttien sisäpinnan käsittelystä.

- Ongelma oli hakekonttien sisäseinämiin kiinni jäätyvä hake. Kontin sisäpintaan ruiskuttamamme nestemäinen pinnoite ratkaisi ongelman. Huokoiseen polymeeripintaan imeytetty neste helpotti hakkeen irtoamista, Heli Koivuluoto kuvailee.

Muita jään kertymistä estäviä pinnoitustapoja ovat kiinteä, sileä polymeeripinta, joka voisi toimia esimerkiksi terässilloissa; modifioitu menetelmä, jossa esimerkiksi vahoja viedään rakenteen sisään ja metallien pinnoittaminen kiinteillä lisäaineilla kuten keraameilla.

Jäälabrassa on pakkashuone, kylmähuone ja tuulitunneli

Hervannassa sijaitseva jäälaboratorio mahdollistaa sekä jäätymistutkimuksen että pinnoitteiden kehittämisen. Lämpötilaltaan välillä –5 ja –35 °C toimivassa pakkashuoneessa tutkitaan jäätymistä. Huoneen tuulitunnelin maksimi tuulinopeus on 25 m/s ja siellä simuloidaan jäänmuodostumista ulko-olosuhteissa. Kylmähuoneen lämpötilan voi säätää välille–50 ja –80 oC esim. pitkäkestoista syklistä jäätymistestausta varten.

- Uudessa kylmähuoneessa tutkimme esimerkiksi, miten jäänpoistolaitteilla saadaan poistetuksi jäätä. Voimme myös mitata voimaa, jolla jää lähtee irti pinnasta, Koivuluoto mainitsee.

Jäälaboratorio tekee myös tilaustutkimusta. Esim. nestetäytettyjä ja termisesti ruiskutettuja pintoja testattiin kenttäolosuhteissa Lohtajalla yhteistyössä Puolustusvoimien kanssa.

Lisätiedot: Heli Koivuluoto 040 849 0188 heli.koivuluoto@tuni.fi

ALKUPERÄINEN TEKSTI: ANNA AATINEN/TAMPEREEN YLIOPISTO

KUVA: MIKA KANERVA/TAMPEREEN YLIOPISTO