Puumateriaalitiede
Professori Lauri Rautkarin johtaman tutkimusryhmän tavoitteena on kehittää uudenlaisia, ominaisuuksiltaan parempia ja ekologisesti kestäviä puutuotteita. Ryhmän tutkimusaiheisiin kuuluvat mm. lämpökäsittely- ja muiden modifiointimenetelmien kehittäminen, puumateriaalien ominaisuuksien parantaminen, mikrobiologiset sovellukset sekä puun rakenneosien kemiallisen koostumuksen tutkiminen.
Tutkimusaiheitamme
- Puussa on polaarisia funktionaalisia ryhmiä, jotka vetävät vesimolekyylejä puoleensa ympäristöstään. Puuhun sitoutunut vesi vaikuttaa merkittävästi puumateriaalin ominaisuuksiin (lujuus, jäykkyys, mittapysyvyys, lahonkesto). Parempi ymmärrys puun ja veden vuorovaikutuksesta auttaa parantamaan puumateriaalin ܴǰٳܲä rakennetussa ympäristössä
- Ryhmämme tutkii miten puu vuorovaikuttaa vesimolekyylien kanssa eri olosuhteissa. Olemme kehittäneet menetelmiä vuorovaikutuksen tutkimiseen sorptiovaakalaitteistoilla. Perinteisten vesi-sorptiomittausten lisäksi olemme erikoistuneet hydroksyyliryhmien saavutettavuusmittaukseen deuterium-vaihtomenetelmällä. Tutkimme myös miten kosteuspitoisuus vaikuttaa soluseinän rakenteen muutoksiin mikro- ja nanotasolla uusimmilla Raman-kuvantamis- sekä röntgenhajontatekniikoilla.
- Luonnollisena materiaalina puu, kuten myös muut selluloosapohjaiset biomateriaalit, ovat kemiallisesti heterogeenisiä. Ryhmämme analysoi kemiallista vaihtelevuutta makrotasolla (muutama millimetri tai enemmän) ja mikro- sekä solutasolla (muutama mikrometri tai vähemmän). Analyysiä tehdään yhdistämällä erilaisia kuvantamismenetelmiä, kuten konfokaalinen laserkeilaus, konfokaalinen Raman-kuvaus ja hyperspektrinen lähi-infrapunakuvaus. Yhdistämme myös kemiometriaan pohjautuvaa moniulotteista data-analyysiä, joka hyödyntää koko spektrialuetta kemiallisten eroavaisuuksien mittaamiseksi.
- Olemme hyödyntäneet näitä menetelmiä useissa tutkimusaiheissa, kuten uuteaineiden jakautuminen männyn sydänpuussa tai asetylointikäsittelyn tehokkuus puun eri rakenneosissa.
- Paikalliset puulajimme eivät yleensä sellaisenaan ole erityisen lahonkestäviä haastavissa ulkokäyttökohteissa ja biosidien käyttö puunsuoja-aineina on ympäristön näkökulmasta haastavaa. Vaihtoehtona puuta voidaan modifioida lämpökäsittelemällä, kemiallisesti tai muilla ympäristöystävällisillä menetelmillä. Modifioidulla puulla on parempi mittapysyvyys ja lahonkesto ja se on öԳä elinkaarensa loppuun ja sen yli.
- Tutkimusaiheinamme on erilaiset modifiointimenetelmät lämpökäsittelystä, tiheyden kasvattamiseen puristamalla ja kemiallisesta ja impregnointikäsittelystä pintakäsittelyihin, kuten hiiltämiseen ja biofilmi-pinnoitteisiin. Tutkimme käsittelyiden perustavanlaatuisia vaikutustapoja tehokkaimman vaikutuksen saavuttamiseksi paikallisille puulajeille. Laboratorioissamme on laaja valikoima menetelmiä anatomisten ja kemiallisten muutoksen havaitsemiseksi soluseinätasolla sekä puun ominaisuuksissa.
- Kestävästi hoidetussa metsässä kasvanut puu on erinomainen rakennusmateriaali sen painoon suhteutetun korkean lujuuden sekä hiilivarasto-ominaisuuden vuoksi. Puutuotteita on tarjolla laajasti erilaisilla ominaisuuksilla ja käyttökohteilla, kuten sahatavaratuotteet (esim. liimapuu, CLT), viilupohjaiset tuotteet (esim. vaneri ja viilupuu/Kerto-puu) sekä lastu- ja kuitupohjaiset tuotteet (esim. lastulevy, kuitulevy).
- Ryhmämme tutkii puupohjaisten materiaalien ominaisuuksia ja käyttäytymistä, kuten uuteaineiden jakautumista ja niiden vaikutusta lahonkestoon, puupintojen antibakteerisuutta tai puun kosteuden vaikutusta mekaanisiin ominaisuuksiin. Teemme yhteistyötä yritysten kanssa valmistusprosessien optimoimiseksi tai uusien prosessien kehittämiseksi puun tehokkaampaan käyttöön rakennetussa ympäristössä. Meillä on vahva osaaminen puun liimattavuuden analysointiin sekä puutuotteiden kehittämiseen uusiin käyttökohteisiin.
- Sienirihmastokomposiittien käyttö rakennetussa ympäristössä on kasvava tutkimusalue niiden alhaisen hinnan takia sekä mahdollisuudesta käyttää kierrätettyjä raaka-aineita. Näissä komposiiteissa hyödynnetään sienirihmaston luonnollista kasvua alhaisen energian valmistusprosessina lisäten metsä- ja maatalousjätteiden sekä sivuvirtojen arvoa ja tuottaen kestävän kehityksen mukaisia vaihtoehtoja energiaintensiivisille synteettisille rakennusmateriaaleille.
- Sienirihmastokomposiiteilla voi olla räätälöityjä ominaisuuksia niiden rakenteen ja valmistusprosessin mukaan. Niitä voi käyttää esimerkiksi rakennuskomponentteina tai pakkausmateriaaleina.
Videoita tutkimuksestamme
Esimerkiksi:
- PerfectWood: Tutkimusprojekti kotimaisen puun ominaisuuksien parantamisesta, rahoittajana Business Finland + 7 yritystä (Aalto + VTT yhteisprojekti)
- 1.1.2024 → 31.12.2026
- Waterwood: Mekaanisen rasituksen vaikutukset puun kosteudensitomiseen, rahoittajana Suomen Akatemia
- 1.9.2021 → 20.11.2025
- Modification of wood veneer (EU/ERDF, 2016-2018)
- Lasting wooden facades with surface charring - SurfaceMod (PintaMod; EU/ERDF, 2017-2018)
- Colloidal lignin adhesives and coatings - (Tekes 2016-2018)
- Developing the ThermoWood process and products (EU/ERDF 2015-2017)
Puutieteen opetus
Opetuksemme aiheita ovat mm. puumateriaalitiede, puutuotteet ja valmistusprosessit sekä puutuotteiden elinkaariarviointi ja tarjoamme kursseja laajalle yleisölle, kuten Aallon eri alojen opiskelijoille, muiden koekakoulujen sekä Aallon Avoimen yliopiston opiskelijoille.
Lisätietoja kursseista ja opetuksesta äää (ENG).
Oppimisen tueksi kehitämme jatkuvasti uusia opetusmateriaaleja sekä videoita, ks. esimerkkejä alla.
Täältä Youtube-kanavalta löytyy lisää videoita:
Tule mukaan!
Etsimme jatkuvasti motivoituneita tekijöitä joukkomme (opiskelijoita, DI-työntekijöitä, väitöskirjatyöntekijöitä, postdoc-tutkijoita).
Lisätietoja Professori Lauri Rautkarilta (etunimi.sukunimi@aalto.fi)
ճٰܳ쾱ܲä
Emil Jansson
äö쾱Ჹٳٰܳ쾱Ჹ
Pasi Herranen
äö쾱Ჹٳٰܳ쾱Ჹ
Katja Vahtikari
äö쾱Ჹٳٰܳ쾱Ჹ
Faksawat Poohphajai
äö쾱Ჹٳٰܳ쾱Ჹ
Callum Hill
Vieraileva tutkija
Kiinnostavaa sisältöä:
Viimeisimpiä julkaisuja
Erandy Correa Guillen, Sahar Babaeipour, Paula Nousiainen, Susanna Forssell, Nina Forsman, Inge Schlapp-Hackl, Muhammad Awais, Monika Österberg, Luana Dessbesell
2026
Bioresource Technology
Antti Korpela, Kristiina Lillqvist, Lauri Rautkari, Anti Rohumaa, Tia Lohtander-Piispa, Hannes Orelma
2026
BioResources
Janita Makkonen, Patrik Ahvenainen, Stefania Bertella, Miriam Kellock, Sanjib Saha, Klaus Huber, Muhammad Farooq, Monika Österberg, Paavo Penttilä
2026
Particle and Particle Systems Characterization
Patrik Ahvenainen, Aleksi Zitting, Enriqueta Noriega Benitez, Ville Liljeström, Ryan M. Trevorah, Paavo Penttilä
2025
Carbohydrate Polymers
Tiina Belt, Muhammad Awais, Paula Nousiainen, Lauri Rautkari, Mikko Mäkelä
2025
ACS Sustainable Chemistry & Engineering
Tiina Belt, Muhammad Awais
2025
Wood Science and Technology
Steven Collins, Gerhard Fink
2025
Proceedings from the 14th World Conference on Timber Engineering
Amir Ghavidel, Shennan Wang, Miklós Bak, Lauri Rautkari, Reza Hosseinpourpia
2025
Wood Science and Technology
Great Isola, Susanna Ahola, Pirjo Kääriäinen, Tapani Vuorinen
2025
Greta Isola, Susanna Ahola, Pirjo Kääriäinen, Tapani Vuorinen, Heidi Simppala, Cyrienne Buffet, Jack Kirk
2025
Lisää tietoa tutkimuksestamme löytyy Aallon tutkimusportaalista.