Metyyliselluloosa voi mullistaa valokuidun

Tampereen yliopiston ja Aalto-yliopiston tutkijat kehittävät optisia kuituja selluloosan johdannaisesta metyyliselluloosasta. Tulokset avaavat mahdollisuuksia valokuitujen ympäristöystävälliseen valmistamiseen. 

Metyyliselloloosasta tehty biopolymeerinen valokuitu voi olla ratkaisu autoissa, kodeissa, tekstiileissä, laserleikkauksissa, lääketieteessä sekä implantoitavissa laitteissa käytettäviin lyhyen matkan valokuitusovelluksiin. 

Tutkimukseen ovat osallistuneet nanokemian professori Nonappa Nonapan tutkimusryhmä Tampereen yliopistosta sekä professori Olli Ikkalan ja professori Zhipei Sunin ryhmät Aalto-yliopistosta.

Tampereen yliopisto kertoi hankkeesta verkkosivullaan 27.1.

Piilasiset valokuidut siirtävät signaaleja valon muodossa kymmenien kilometrien päähän vain vähäisin häviöin. Niiden haittana on hauraus ja joustamattomuus, minkä vuoksi ne soveltuvat huonosti lyhyen matkan sovelluksiin. Ratkaisu näihin ongelmiin saattaa olla biopolymeeristä valmistettu valokuitu.  

Suomen Akatemia rahoittaa

Kyse on Suomen akatemian fotoniikan lippulaivahankkeen PREINin, biotalouden tulevaisuuden ratkaisuihin ja materiaalitutkimukseen keskittyvän tutkimuksen sekä hybridimateriaalien molekyylimuokkauksen huippuyksikön HYBERin yhteishankkeesta. 

”Selluloosa on ekologinen raaka-aine, jota on runsaasti saatavilla ja jolla on paljon potentiaalia mitä erilaisimpiin sovelluksiin”, sanoo tiedotteessa Tampereen yliopiston tenure-track professori Nonappa. 

Optisten kuitujen tavanomaiseen valmistusprosessiin saattaa kuulua korkeassa lämpötilassa tai haitallisilla kemikaaleilla suoritettuja käsittelyvaiheita. 

”Tutkimuksemme osoitti, että optisia kuituja on mahdollista valmistaa huonelämpötilassa yksinkertaisen ekstruusiomenetelmän avulla ilman kemiallisia sidosaineita hyödyntämällä metyyliselluloosaa sisältävää hydrogeeliä. Kuitu on erityisen läpinäkyvää, kestävää ja joustavaa, ja sen häviöt ovat vähäisiä”, Nonappa sanoo.  

Soveltuvat antureihin

Tiedonsiirron lisäksi metyyliselluloosasta valmistettuja optisia kuituja voidaan myös muokata muihin käyttötarkoituksiin. 

”Hydrogeeliin voidaan lisätä erilaisia molekyylejä ja nanopartikkeleita heikentämättä kuidun mekaanisia ominaisuuksia tai tiedonsiirtokapasiteettia. Tämän mahdollistaa kuitujen käytän erilaisissa anturisovelluksissa”, kertoo tohtorikoulutettava Ville Hynninen.

Jos hydrogeeliin lisätään esimerkiksi proteiinipinnoitettuja kultananoklustereita, lopputuloksena on valoa heijastava optinen kuitu, jota voidaan käyttää myrkyllisten metalli-ionien tunnistamiseen.