Uusia menetelmiä sähkökeraamikomponenttien valmistukseen
Keskeinen Väätäjän tutkimuskohde oli keraamitahnojen kehitys komponenttien toteuttamiseksi.
”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”, Väätäjä kertoo keskeisestä tutkimustuloksesta.
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.
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.
Filosofian maisteri Maria Väätäjä väittelee Oulun yliopistossa perjantaina 13.5. Sähkötekniikan alan väitöskirjan suomennettu otsikko on ”Sähkökeraamien huoneenlämpötilan valmistusmenetelmän mahdollisuudet. Sovellettavuus tulostus- ja painotekniikoihin sekä yhdistettävyys lämpöherkkien materiaalien kanssa.” (Prospects of the room temperature fabrication method for electroceramics. Feasibility for printing techniques and integration with temperature-sensitive materials.) Vastaväittäjänä toimii professori Leena Ukkonen Tampereen yliopistosta ja kustoksena professori Heli Jantunen Oulun yliopistosta. Väitöstilaisuus alkaa kello 12 salissa L10 Linnanmaan kampuksella.
Väitöksen tiedot: https://www.oulu.fi/fi/vaitokset/sahkokeraamien-huoneenlampotilan-valmistusmenetelman-mahdollisuudet-sovellettavuus-tulostus-ja
Linkki väitöskirjaan: http://jultika.oulu.fi/Record/isbn978-952-62-3273-7