Painatustekniikka
Professori Patrick Ganen johtama tutkimusryhmä kehittää interaktiivisia mikrofluidisia analyysialustoja hyödyntäen funktionaalisia päällyste- pigmenttejä, sideaineita sekä hydrophobisia painovärejä ja painaen alustoille nano- ja mikroluokan kuvioita. Tutkimusryhmän ydinosaamiseen kuuluu myös monimutkaisten mikro- ja nanopartikkelisuspensiosysteemien reologisten ominaisuuksien kehittäminen.
Tutkimusstrategia
Tutkimusryhmämme kehittää aktiivisesti huokoisia funtionaalisia päällysteitä joissa neste-pinta vuorovaikutukset ohjaavat analyyttisiä työkaluja, diagnostiikkaa, farmaseuttisia analyysejä ja turvaominaisuuksia vastaamaan kasvavien teknologioiden haasteita. Tutkimusstrategiamme selkärangan muodostaa monimutkaisten suspensioiden reologisien ja partikkelien välisten vuorovaikutusten ominaisuuksien kehittäminen, joka myös mahdollistaa monitahoisen yhteistyön Biotuotteiden ja biotekniikan laitoksen muiden tutkimusryhmien kanssa.
Kustomoidut Huokoiset Päällysteet
Kehitämme erittäin huokoisia päällysteitä hyödyntäen funktionaalista kalsiumkarbonaattipigmenttiä (FCC). Päällyste voidaan kustomoida käyttämällä pigmenttejä, joilla on erilainen spesifinen pinta-ala ja partikkelikoko, varausta muuntavia polymeerejä tai sideaineita, kuten mikrofibrilloitua selluloosaa (MFC). Tutkimme nesteiden imeytymistä sekä siirtonopeutta houkoisilla materiaaleilla ja kehitämme alustoja mm. komponenttien kromatografista erottelua ja mikrofluidisia analyyttisiä laitteita varten.
Funktionaaliset päällystepigmentit
FCC pigmentillä on bimodaalinen huokoskokojakauma, joka mahdollistaa nopean absorption partikkelien sisäisten kapillaarien ansiosta sekä korkean permeabiliteetin eli läpäisyväisyyden partikkelien välisistä huokosista johtuen.
Uudet applikaatiot
FCC-pohjaisten päällysteiden uusiin applikaatioihin kuuluu mikrofluidiset laitteet, joita voidaan käyttää mm. reaktioiden ja entsyymiaktiivisuuden analysointiin, lääketieteellisiin diagnooseihin, ympäristön monitorointiin sekä laboratoriotyökaluina.
Siirtonopeus ja komponenttien kromatografinen erotus
Olemme kehittäneen metodeja päällystettyjen näytteiden siirtonopeuden ja komponenttien kromatografisen erotuskyvyn testaukseen. Esimerkiksi tämä video näyttää kuinka vesi ja anioninen amaranttiväriaine erottuvat toisistaan osittain kationisella FCC päällysteellä horisontaalisessa testiasetelmassa (12x nopeus).
Funktionaalinen Mustesuihkutulostus
Tutkimme mustesuihkutulostuksen soveltuvuutta huokoisten materiaalien funktionalisointimenetelmänä analyyttisten alustojen valmistuksessa. Kehitämme kustomoituja painomusteita joilla voimme muokata huokosten pintakemiaa paikallisesti, jotta voimme kontrolloida nesteiden kulkua (selektiivinen hydrofobisointi) tai konsentroida/erottaa ionirakenteisia yhdisteitä. Tutkimukseemme kuuluu myös metodien kehittäminen muste-alustavuorovaikutusten tutkintaa ja funktionalisoinnin tehokkuuden arviointia varten.
Hydrofobisten kuvioiden valmistus
Testikuviot valmistetaan printtaamalla hydrofobisia musteita huokoisille materiaaleille DMP-2831 mustesuihkutulostimella.
Mustesuihkutulostetut reaktioalustat
Hydrofobisen aineen määrä, jolla saadaan aikaan vedenkestävä barrieri, riippuu päällysteen ominaisuuksista. Barrierin tehokkuutta voidaan kontrolloida vaihtamalla hydrofobisoivaa ainetta, muuttamalla drop spacing asetusta sekä printtaamalla eri määrä mustekerroksia.
Päällysteen varauksen muuttaminen mustesuihkutulostuksella
Mustesuihkutulostuksella voidaan vaikuttaa komponenttien siirtymiseen ja erottumiseen päällysteessä muuttamalla päällysteen varausta alueellisesti. Esimerkiksi tämä video näyttää kuinka anioninen tartrazine-väri (keltainen) konsentroituu kationisella polyelektrolyytillä painettuihin alueisiin.
Reologisesti Indusoidut Materiaalien Vuorovaikutukset
Mikro- ja nanoselluloosaa käytetään nanofunktionaalisissa laitteissa ja prosesseissa kasvavissa määrin. Kyky aikaansaada lajien välinen adsorptio hiukkasmateriaaliin geelisuspensiossa suunnitellusti kontrolloiduissa reologisissa olosuhteissa on tähän liittyvää läpimurtotekniikkaa. Nanopartikkelien adsorptio nanofibrilleihin säilyttäen geelimäisen olomuodon on yksi tutkmimysryhmämme tärkeimmistä löydöksistä, jolla on monia applikaatioita lääketieteellisessä ja analyyttisessä tutkimuksessa sekä teollisuudessa.Yksi potentiaalisista applikaatioista on suspensiossa olevien nanopartikkelien analysointi käyttäen geelimäisiä mikrofluidisia laitteita. Tämä applikaatio tarjoaa mahdollisesti myös ratkaisun nanomateriaalien kuivatusongelmaan.
Vapaista hiukkasista koostuva sekoitus joka sisältää fibrilloitua selluloosaa ja nanopartikkeleita
Reologisesti indusoitu nanopartikkelin adsorptio mikrofibrilloituun selluloosaan (MNFC)
Julkaisut
Katso julkaisuluettelo.
Yhteystiedot
Patrick Gane
Professori
patrick.gane [at] aalto [dot] fi
Vierailuosoite
Vuorimiehentie 1
FI-02150 Espoo
Postiosoite
PL 16300
FI-00076 Aalto
Suomi