Konrad Klockars tutki väitöstutkimuksessaan Aalto-yliopistossa nanoselluloosakiteistä muodostuvia rakenteellisia värejä. Tutkimus pohjautuu Kanadassa 1990-luvulla tehtyyn havaintoon, ja siihen liittyy myös poikkitieteellistä yhteistyötä muotoilija Noora Yaun kanssa.
Luonnosta löytyy rakenteellisia värejä esimerkiksi perhosen siivistä, riikinkukon sulista tai koppakuoriaisen kuoresta – niissä on nanorakenne, joka saa värit hohtamaan auringossa. Nanosellusta muodostuvat rakenteelliset värit toimivat samoin.
”Nanoselluloosa pystyy muodostamaan itsestään nanorakenteen, joka kuivuu filmiksi tai pinnoitteeksi, jossa on kirkkaita, välkehtiviä väriefektejä sateenkaaren väreissä. Tällainen rakenteellinen värikerros voidaan lisätä erilaisiin koviin pintoihin”, Klockars kertoo.
Väitöstutkimuksessaan hän tutki sitä, miten nanorakenteen muodostumisprosessiin voidaan vaikuttaa, miten kuivumista voidaan ohjata, jotta saadaan aikaan tietynlaisia värikuvioita ja miten kuivumisjännitteitä, jotka vaikuttavat pinnoitteen kestävyyteen, voidaan välttää.
”Tätä tutkitaan suhteellisen paljon, mutta yleensä on keskitytty teknisiin sovelluksiin, kuten optisiin sensoreihin tai polarisaattoreihin tai nanorakennetta hyödyntäviin komposiitteihin. Meidän tulokulmamme on ollut vähän toisenlainen, eli olemme tutkineet, miten tätä voidaan käyttää pitkän käyttöiän dekoratiivisiin sovelluksiin, eli esteettisinä pinnoitteina vaikkapa seinäpaneeleissa, huonekaluissa tai julkisten tilojen sisustuksessa. Myös luksuspakkauksiin voisi tällainen pinnoite sopia.”
Tällä hetkellä vastaavia efektivärejä tuotetaan pigmenteillä, joiden valmistukseen liittyy isoja ongelmia niiden myrkyllisyyden, mikromuovien ja lapsityövoiman käytön vuoksi. Nanoselluloosa olisi vastuullinen, myrkytön ja ympäristöystävällinen vaihtoehto.
Nanoselluloosakiteistä muodostuvia rakenteellisia värejä voisi mahdollisesti tulevaisuudessa käyttää jopa automaaleissa, mutta se vaatii vielä paljon tutkimusta.
”Pinnoite läpäisee suurimman osan valosta ja heijastaa vain tiettyjä aallonpituuksia, joten tällä voitaisiin saada myös kauniimpia aurinkokennoja esimerkiksi rakennuksen julkisivuihin, ilman että niiden teho huononee.”
Yhdessä Noora Yaun kanssa Klockars on tutkinut lähemmin, miten materiaali toimii puun pinnoitteena, ja tulokset ovat olleet hyviä.
Itävallassa on puuosaamista
Klockars lähtee elokuussa vuoden kestävään tutkijavaihtoon Universtät für Bodenkultur Wien (BOKU) -yliopistoon, jota varten hän sai 45 500 euron PI PostDoc -apurahan.
”Olemme huomanneet, että pinnoite pysyy puun pinnalla paremmin kuin muiden materiaalien pinnalla. Meillä on tästä kvalitatiivista dataa, mutta Itävallassa tarkoitukseni on tutkia pinnoitteen ja puun rajapintaa tarkemmin ja selvittää, mistä tämä johtuu.”
Lisäksi tutkimukseen kuuluvat erilaiset kestävyystestit – miten pinnoite kestää esimerkiksi pesua, hankausta ja erilaisia kosteusvaihteluita.
”Suunnitelmana on myös löytää ympäristöystävällisiä tapoja parantaa pinnoitteen kosteudenkestävyyttä.”
Wieniläinen BOKU-yliopisto valikoitui vaihtokohteeksi, koska sieltä löytyi otollisin tutkimusryhmä.
”Halusin perheeni takia mieluiten eurooppalaiseen yliopistoon, ja katsoin, mistä löytyisi eniten puuosaamista. Professori Wolfgang Gindl–Altmutterin tutkimusryhmä Wienissä vaikutti sopivimmalta, etenkin kun kävi ilmi, että hänen ryhmässään on myös nanoselluloosaosaamista.”
Konrad Klockars työskentelee tällä hetkellä Otaniemessä kasvuyrityksessä, joka valmistaa mikrokiteistä selluloosaa. Vaikka hän viihtyy nykyisessäkin työpaikassaan hyvin, sormet syyhyävät päästä takaisin oman tutkimuksen pariin.
”Olen todella kiitollinen PI:lle tästä apurahasta”, hän sanoo.
