[kand] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM

Permanent URI for this collectionhttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/11

Browse

Recent Submissions

Now showing 1 - 20 of 2172
  • Talteenottoelektrolyysissä käytetyt lyijyanodit ja niiden kuluminen
    (2026-02-09) Onditi, Aron
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    Tässä tutkielmassa käsitellään talteenottoelektrolyyseissä käytettäviä lyijyanodeja ja niiden kulumisen ja korroosion mekanismeja. Lisäksi tutkitaan, onko anodien korroosiolla vaikutusta talteenottoelektrolyysin tuotteen laatuun. Työssä käytetty aineisto koostuu pääosin kirjallisuudesta, tutkimusraporteista ja artikkeleista. Lyijyseoksia käytetään pääasiallisena anodimateriaalina rikkihappoliuoksissa tehdyissä talteenottoelektrolyyseissä ja siten ne altistuvat korroosiolle ja kulumiselle. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää, kuinka paljon korroosiossa liukenee lyijyä elektrolyyttiin ja päätyy kontaminoimaan tuotetta katodille. Tutkimuksen pohjalta muodostui käsitys, että voimakkaimmin lyijyanodien korroosioon vaikuttaa anodimateriaali, eli millä metalleilla lyijyä ollaan seostettu.
  • Effects of hydrolysis and bleaching conditions on the efficiency of cellulose micro-fibrils extraction from spent coffee grounds
    (2026-01-20) Varuskivi, Kia
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    This literature review focuses on cellulose extraction as a method to valorize food waste, especially spent coffee grounds. Coffee is one of the most consumed beverages worldwide, and its brewing generates annually almost six million tons of spent coffee grounds (SCG). Typically, cellulose is extracted from biowaste utilizing a multi-step process, which includes acid hydrolysis, alkaline hydrolysis and bleaching. These steps are required to isolate cellulose from tightly bonded hemicellulose and lignin. In previously published studies cellulose has been extracted from various waste sources. However, little studies have been published about cellulose extraction from spent coffee grounds. Different types of biomasses contain cellulose, lignin and hemicellulose in varying proportions, which affect the reaction condition in the extraction process. For example, the concentration, time, and temperature can affect the purity and crystallinity of cellulose. In addition to the literature review, this thesis contains an experimental part where cellulose is extracted and characterized. Cellulose was extracted from the SCGs with a three-step process: first acid hydrolysis with nitric acid (HNO_3), followed by alkaline hydrolysis with sodium hydroxide (NaOH) and bleaching with sodium hypochlorite (NaClO). After the first cellulose extraction, temperatures and concentrations were modified to optimize the extraction from spent coffee grounds. Altogether, the extraction process was repeated three times. The extracted cellulose was characterized with a Fourier transform infrared (FTIR) spectra, an x-ray diffraction (XRD) and a scanning electron microscope (SEM). The results from characterization indicate that cellulose was successfully extracted from the SGCs. The extracted cellulose fibers contain both crystalline and amorphous regions and some residual lignin was present in the samples.
  • Heteroepitaxial growth of GaN HEMTs for AI data center applications
    (2025-12-28) Syrjänen, Väinö
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    This Bachelor’s thesis is a literature review on the heteroepitaxial growth of gallium nitride (GaN) high electron mobility transistors (HEMTs) for applications in artificial intelligence (AI) data centers. The thesis analyses the advantages of GaN in power electronics (PEs) through its material properties. It addresses the most commercially significant GaN growth process, metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE), on foreign substrates. In addition, the study compares GaN HEMT to traditional silicon-based transistors in AI data centers. Generative AI has created an increase in high-performance AI data centers, which consume large amounts of electricity. As a result, renewable energy solutions alone can not meet the energy demands of AI data centers. The increasing demands for high-power applications and power density in AI data centers have steered the development from silicon-based PE devices towards wide bandgap semiconductors (WBG), such as GaN. The results of this Bachelor’s thesis indicate that the use of GaN in AI data center PEs is necessary. GaN HEMTs enable more efficient and higher power density systems compared to Si, which is significant for AI data centers from an energy efficiency point of view. The role of GaN HEMTs in AI data centers is permanent, especially in power conversion. In the future, the importance of GaN HEMTs will most likely increase as AI data centers transition to higher operating voltages.
  • Comparative study on cellulose dissolution in different solvents
    (2025-12-20) Salo, Sohvi
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    Cellulose is one of the most widely available biomaterials and is extensively utilized across various industrial sectors, such as paper manufacturing. The unique mechanical and chemical properties of cellulose make it a versatile and valuable material. Its renewability and biodegradability are ideal from a sustainability perspective. This bachelor’s thesis is a literature review aimed at forming a comprehensive overview of the challenges associated with cellulose dissolution and examining how its solubility can be improved through different solvent systems and pretreatment methods in an environmentally friendly manner. In addition, the thesis aims to analyse the electrical properties of dissolved cellulose mixtures and their potential applications. The solvent systems examined in this work include derivatizing organic solvents as well as non-derivatizing solvents, which consist of ionic liquids, acidic aqueous solvents, alkaline aqueous solvents, and deep eutectic solvents. The thesis emphasizes chemical pretreatment methods and the role of additives that enhance solubility. In addition to the efficiency of dissolution methods, the study investigates the electrical conductivity of solvent-cellulose mixtures, which may enable new innovations, for example in the energy sector. The findings of the thesis show that the solubility of cellulose can be significantly improved, and environmental impact simultaneously reduced, through the appropriate choice of solvent system and additives. Furthermore, it was observed that certain solvent–cellulose mixtures can exhibit electrical conductivity. These results support the development of more environmentally friendly cellulose processing methods and assist in selecting optimal solvents for various industrial applications.
  • Ciprofoli ja sen biologiset toimintamekanismit ja synteettiset valmistusreitit
    (2026-01-08) Honkasalo, Ellen
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    Työssä tarkastellaan ciprofolin kemiallista rakennetta ja sen vaikutusta biologiseen aktiivisuuteen sekä sen discovery- että prosessisynteesireittejä. Ciprofoli on uusi propofolijohdannainen anetesialääke, jonka tarkoituksena on vähentää laajasti käytetyn propofolin haittavaikutuksia. Ciprofolin biologinen aktiivisuus perustuu sen sitoutumiseen aivoissa ja muualla keskushermostossa sijaitseviin GABAA-reseptoreihin. Ciprofolin tehtävänä on tehostaa gamma-aminohapon estävää vaikutusta, joka hidastaa hermosolujen toimintaa ja muodostaa anesteettisen tehon. Työn tavoitteena on kuvata ciprofolin stereokemiallisten erityispiirteiden vaikutusta sen biologisen aktiivisuuden ja farmakologisten ominaisuuksien kautta sekä miten ciprofolin kehitys on muuttunut discovery-synteesistä teollisen mittakaavan prosessisynteesiin. Työssä perehdytään discovery- ja prosessisynteesireittien vaiheisiin sekä verrataan niiden reaktiovaiheita. Työ toteutettiin kirjallisuuskatsauksena, jossa käsitellään ciprofolin rakenteen vaikutusta sen sitoutumiseen GABAA-reseptoreihin. Ciprofolin enantiomeerien vaikutusta tarkastellaan rakenne-aktiivisuussuhde analyysin (SAR) avulla, jossa verrataan ciprofolin enantiomeerejä sekä propofolin biologisia vaikutuksia. Työ esittelee ciprofolin discovery-synteesireitin, sekä sen pohjalta kehitetyn teollisen mittakaavan prosessireitin. Työssä kuvataan discovery-synteesireitin ja prosessisynteesireitin eroja ja yhtäläsyyksiä.
  • Factors affecting mass transfer in non-aqueous redox flow batteries
    (2025-12-17) Palander, Salla
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    Redox flow batteries (RFB) are among the most promising alternatives for sustainable large-scale energy storage. Their widespread adoption has been limited, for example, by their lower energy densities. Non-aqueous electrolytes would allow the battery to operate at wider voltage ranges compared to aqueous systems, thus improving battery performance. However, the characteristics affecting mass transfer in non-aqueous electrolyte solutions differ from those in aqueous solutions. This thesis examines mass transfer in non-aqueous redox flow batteries. The study was conducted as a literature review, specifically focusing on mass transfer to electrode surfaces. The thesis presents the operating principle of redox flow batteries, the role of mass transfer in their operation, as well as the factors impacting mass transfer. Mass transfer is affected by the properties of the electrolyte solution, the electrode structure, flow rate and the flow field design. In non-aqueous systems, mass transfer is hindered by limited solubilities of active species and lower conductivities of organic solvents. The viscosities of the solvents vary. From the perspective of mass transfer, viscosity is an important parameter, as it affects both diffusive and convective transport mechanisms. In addition, viscosity influences the ionic conductivity of the electrolyte. The efficiency of mass transfer can also be enhanced by modifying the structure of the electrode and the flow conditions, for which the design principles remain largely similar to those in aqueous systems.
  • Miten opettaa ongelmanratkaisua tekniikassa?
    (2026-01-19) Tuominen, Emmi
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    Problem solving is a critical skill both in work life and studies. In this bachelor’s thesis the goal was to find out the best ways to teach problem solving to adults and in higher education. The method used was literature review. The sources were meta-analyses, review articles and individual studies. Teacher-centered lecture-based teaching is still a popular instruction method even though other methods have been developed. Student-centered methods, especially problem-based learning, have become alternative methods for teaching. This thesis also addresses other teaching methods, such as small groups and heuristics, and the formulation of assignments and different assessment methods. Student-centered methods, especially problem-based learning have proven to give best learning results.
  • Large language models for surveying scientific literature
    (2025-12-18) Laine, Marika
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    This bachelor's thesis is a literature review (LR) that examines how large language models (LLMs) can be utilized in conducting LRs. Rising publication rates are complicating LRs and making them increasingly resource intensive. LLMs have been researched as a possible solution to support the LR process. In the literature, the most commonly mentioned models for this application are ChatGPT, Claude and BERT-based models. In this thesis, these models are compared, since previous studies have noted significant variation in their outputs. Utilizing LLMs in this application presents both technical and ethical challenges. Commonly discussed challenges include hallucinations, biases and ethical concerns. Hallucinations refer to model-generated references or text that are not based on factual sources. While different mitigation methods have been proposed, fully reliable and error-free solutions have not yet been found. Biases can emerge during the training phase of LLMs, for example toward certain languages or context, and can preserve existing stereotypes in model outputs. Ethical issues mostly relate to how, where and to what extent LLMs should be utilized. Some institutions have implemented universal bans on LLMs, although such bans can be difficult to enforce and supervise. This bachelor's thesis examines and discusses the utilization of different LLMs in LRs, with a focus on the previously mentioned models. Multiple publications have noted that LLMs can improve research efficiency and improve equality in science. Although, is is also acknowledged that excessive use of LLMs can created monocultures in science and reduce diversity.
  • Antibacterial mechanisms of wood
    (2025-12-22) Maaranen, Viivi
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    Wood has many beneficial material qualities, from ambiance to healing bandages. This bachelor’s thesis summarises the latest research (first half of the 2020s) on the antibacterial activity of wood and its mechanisms, its differences between wood and bacterial species, and its analysing methods. This thesis is a literature review. The studies show that the antibacterial activity of wood is a sum of many factors: extractives, lignin and porous structure. However, one dry contamination study found inverse results on the antibacterial activity. Extractives and lignin can destroy or penetrate the bacterial cell membrane, interact with intracellular components such as genes and disturb bacterial metabolism, biofilm and its functions. Additionally, lignin can use reactive oxygen species (ROS) to achieve this. In time, the ex-tractives may be reduced, and therefore the antibacterial activity can lessen as the material ages. Nevertheless, as a structural component, lignin is not similarly reduced. The bacteria can fall into the pores of the wood as well and are thus unable to form a biofilm. Instead, the wood surface can dry the bacteria, which might be fatal to them. Antibacterial activity varies between tree species, individuals and parts of a tree. This is explained by the differences in the quantity and quality of extractives and lignin, and the number of pores and density. The effect of antibacterial activity depends on the bacterial species, too.
  • Vihreä siirtymä paperinvalmistukseen käytettävien kemikaalien tuotannossa
    (2025-12-20) Avelin, Niclas
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    Tässä kandidaatintyössä tutkitaan paperinvalmistukseen käytettävien kemikaalien tuotantoa ja prosessien kestävyyttä. Tämän lisäksi tavoite on selvittää mahdollisuuksia toteuttaa vihreää siirtymää erilaisten muutosten avulla. Tutkittuihin muutoksiin kuuluu uusiutuva energia, mutta työssä ei oteta kantaa, miten uusiutuva energia tuotetaan. Työ rajattiin käsittelemään kemikaaleja merkittävimpien käyttökohteiden ja suurimpien kuivapainojen mukaan. Kemikaalien tuotantoprosesseja vertailtiin elinkaariarvioiden avulla ja vertailuun hyödynnettiin prosessien lämmityspotentiaaleja. Kemikaaleiksi valittiin: sulfaattimenetelmään käytettävät natriumsulfaatti ja natriumhydroksidi, prosessikemikaali alumiinisulfaatti, valkaisuaine vetyperoksidi sekä täyteaineet kalsiumkarbonaatti ja kaoliini. Työssä todettiin sähköenergialla olevan suurin vaikutus prosessien lämmityspotentiaaliin. Vetyperoksidin ja natriumsulfaatin tuotannon lämmityspotentiaali koostuu lähes täysin sähkönkulutuksesta, minkä lisäksi kaikissa prosesseissa on energiaintensiivisiä vaiheita. Rikkioksidin ja natriumhydroksidin tuotannoille löydettiin tehokkaammat prosessit, mutta haasteena on kalliit investoinnit verrattuna muutoksen vaikutukseen. Täyteaineiden kierrättämisen todettiin olevan kustannustehokas vaihtoehto, mutta paperiteollisuuden vaatimukset täyteaineille voivat aiheuttaa ongelmia. Kemikaaleille ei löydetty päteviä korvaajia, koska lämmityspotentiaali ja hinnat ovat huomattavasti korkeampia kuin perinteisillä täyteaineilla. Suurin vaikutus prosessien kestävyyteen saavutetaan uusiutuvalla energialla. Tämän lisäksi prosessien energiaintensiivisten vaiheiden muuttaminen tehokkaammiksi ja maakaasun korvaaminen sähköllä vähentävät huomattavasti lämmityspotentiaalia. Prosessien korvaamiseen vaadittavat investoinnit ovat kalliita verrattuna muutoksen vaikutukseen, vaikka sillä on monia hyötyjä. Täyteaineiden kierrättäminen on kustannustehokasta, mutta paperiteollisuuden vaatimukset on huomioitava. Täyteaineille ei löydy parempia vaihtoehtoja, koska lämmityspotentiaalit ja hinnat eivät ole kilpailukykyisiä. Merkittävänä haittana vihreälle siirtymälle on tuotantokustannukset ja korvaavien menetelmien skaalattavuus.
  • Materiaaliriittävyys vihreässä siirtymässä
    (2025-12-19) Kuusisto, Iida-Maria
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    Tämä kandidaatintutkielma on kirjallisuuskatsaus, jossa tarkastellaan keskeisten uusiutuvien energiateknologioiden kannalta raaka-ainemateriaalien tuotantomääriä ja yksikköhintoja kymmenvuoden ajanjaksolta. Työn tavoitteena on selvittää, kuinka hyvin tämänhetkiset raaka-ainetuotantomäärät vastaavat nykyisen uusiutuvan energiateknologian tarpeita. Lisäksi työssä tarkastellaan tuotantomäärän kuvauksessa käytetyn yksikön vaikutusta tuotantomäärien soveltuvuuteen. Työssä aineistona hyödynnettiin kirjallisuutta ja tilastotietoja keskeisten alkuaineiden ensisijaisesta tuotannosta. Tulosten perusteella keskeisten alkuaineiden tuotantomäärät ovat kasvaneet ja yksikköhinnat keskimäärin laskeneet tarkastellulla aikavälillä. Alkuaineiden tuotannon massapohjainen tarkastelu ei kuitenkaan anna täydellistä kuvausta tuotannon tarpeesta. Tarkastelu ainemäärinä osoittaa, että tuotannon volyymi voi näyttäytyä suurempana kuin massapohjaisen tarkastelun perusteella. Tämä on olennaista kemiallista energiaa muuntavien teknologioiden kannalta. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että uusiutuvan energian mahdollisuuksia energiaongelman ratkaisussa ensisijaisesti rajoittavat tekijät ovat raakamateriaalien saatavuus ja niiden kestävä tuotanto. Tämä johtopäätös on olennaista vihreän siirtymän toteutumiselle etenkin uusiutuvien energiajärjestelmien käytön kannalta.
  • Mannich-reaktio
    (2025-12-22) Lahtinen, Lotta
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    Mannich-reaktio on keskeinen kolmen lähtöaineen välinen multikomponenttireaktio, joka tapahtuu kahden karbonyyliyhdisteen ja amiinin tai ammoniakin välillä. Reaktiotuotteena muodostuu β-aminokarbonyyliyhdiste eli Mannich-emäs. β-aminokarbonyyliyhdisteet ovat monien lääkkeiden tärkeitä välituotteita. Tämä kandidaatintyö on kirjallisuuskatsaus, joka tiivistää Mannich-reaktion keskeisimmät asiat. Aluksi työssä perehdytään Mannich-reaktion historiaan ja teoriaan. Teoriaosuuteen on koottu Mannich-reaktion reaktiomekanismit sekä reaktion keskeisimmät haasteet. Työssä kerrotaan myös asymmetrisestä synteesistä, ja sen merkityksestä Mannich-reaktiolle. Lisäksi työssä perehdytään Mannich-reaktion tärkeimpiin hyödyntämiskohteisiin kemianteollisuudessa lääketeollisuuteen painottaen. Lopuksi kerrotaan vielä hieman modernien Mannich-tyyppisten reaktioiden tulevaisuuden mahdollisuuksista. Johtopäätöksenä Mannich-reaktio on toteutustavaltaan taloudellinen ja yksinkertainen. Sen avulla pystytään valmistamaan yksinkertaisista lähtöaineista suhteellisen monimutkaisia reaktiotuotteita, joita hyödynnetään erityisesti monien lääkemolekyylien ja luonnonaineiden syntetisoinnissa. Mannich-reaktion kehitys ei ole päättynyt. Uusia Mannich-tyyppisiä reaktioita on kehitetty viime vuosina. Tämän lisäksi Mannich-emästen hyödyntämistä erilaisina lääkkeinä tutkitaan jatkuvasti. Toisilla kemianteollisuuden sektoreilla Mannich-emäksille, erityisesti modifioidulle ligniinille, on löydetty useita uusia sovelluskohteita.
  • Artemisiniini: Lääke malariaan
    (2025-12-20) Heikkilä, Ella
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    Malaria on maailmanlaajuinen terveysongelma, jonka leviämisen estämisen haasteena on resistenssin kehittyminen monille lääkeaineille. Artemisiniini on Artemisia Annua -kasvista eristetty eskviterpeenilaktoni. Artemisiniini ja sen johdannaiset ovat malarian hoidossa tällä hetkellä ensisijaisena vaihtoehtona. Useat aikaisemmin käytössä olleet malarialääkkeet ovat menettäneet tehonsa resistenssin syntymisen myötä, mikä on tehnyt artemisiniinistä johtavan malarialääkkeen. Artemisiniinin vaikutusmekanismi perustuu yhdisteen peroksidiryhmän ja parasiitin sisältämän raudan väliseen reaktioon, jossa syntyy vapaita radikaaleja. Reaktio johtaa Plasmodium-parasiitin tuhoutumiseen. Artemisiniini on nykypäivänä käytössä artemisiniinipohjaisissa yhdistelmähoidoissa, joissa yhdistyy pidempivaikutteinen malarialääke sekä artemisiniinijohdannainen. Artemisiniinipohjaiset yhdistelmähoidot toimivat resistenssin ehkäisemisessä sekä hoidon tehostamisessa. Artemisiniinin löytäminen ja hyödyntäminen yhdistelmähoitojen pohjana ovat vähentäneet malariaan liittyvää kuolleisuutta. Tämä kandidaatintutkielma on kirjallisuuskatsaus, joka käsittelee artemisiniinin ominaisuuksia ja käyttöä malarialääkkeenä, sen löytämisen historiaa sekä kemiaa ja vaikutusmekanismeja artemisiniinin taustalla. Kandidaatintutkielmassa selvitetään, miksi artemisiniinin löytämisellä oli tärkeä rooli malarian hoidon kehittymisessä, ja mikä tekee artemisiniinistä myös tulevaisuuden kannaa olennaisen yh- disteen. Työssä käsitellään myös malarian hoidon taustoja ja haasteita malarian leviämisen pysäyttämisen taustalla. Artemisiniinin kemia ja valmistus sekä eri johdannaisten läpikäynti ovat tutkielman keskiössä, ja se tarjoaa katsauksen siihen, miksi artemisiniini toimii malarian hoidossa. Työssä käsitellään myös sitä, millainen on artemisiniinin tulevaisuuden näkymä malarialääkkeenä ja lääkeaineena laajemmin, ja miten resistenssin kehittyminen vaikuttaa artemisiniinin käyttöön malarialääkkeenä.
  • Fluoraamattomat hylkivät pinnoitteet mikrosysteemien valmistuksessa
    (2025-12-15) Tolonen, Riina
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    Fluorin laajan käytön seurauksena sen on havaittu aiheuttavan erilaisia ympäristö- ja terveyshaittoja, minkä takia fluorin käyttöä halutaan vähentää. Fluorilla on monia hyviä ominaisuuksia, kuten kemiallinen inerttiys sekä veden ja lian hylkivyys, minkä vuoksi sen käyttö on laajaa ja sille voi olla vaikeaa löytää korvaajaa. Tämän kandidaatintyön aihe on fluoraamattomat hylkivät pinnoitteet piille ja työn tavoitteena oli löytää vaihtoehtoisia pintoja fluoratuille pinnoille piipohjaisissa sovelluksissa, erityisesti mikrosysteemeissä. Tämä tutkielma on kirjallisuuskatsaus, jossa verrattiin kolmea eri fluorattua pintaa viiteen eri fluoraamattomaan pintaan ominaisuuksiensa avulla. Tarkasteltavat ominaisuudet olivat vedenhylkivyys, antiadheesio, kulumisen kestävyys ja lämmönkestävyys. Tutkielman tavoitteena oli vastata kysymyksiin siitä, ovatko fluoraamattomien pintojen ominaisuudet tarpeeksi hyviä korvaamaan fluoratut pinnat mikrosysteemeissä. Tuloksista kävi ilmi, että piikiekon ominaisuudet paranivat pinnoituksen myötä, mutta ominaisuuksissa oli eroa niin fluoratuilla kuin fluoraamattomilla pinnoilla. Kaikki fluoratut pinnat hylkivät vettä, mutta fluoraamattomilla pinnoilla tuloksissa oli vaihtelua ja antiadheesiossa tuloksissa oli myös eroa, mutta kaikkien piikiekkojen antiadheesio laski pinnoituksen myötä. Kulutuksen kestävyydessä useilla fluoraamattomilla pinnoilla oli paremmat tulokset kuin fluoratuilla pinnoilla, mutta lämmönkestävyydessä fluoratut pinnat olivat hieman kestävämpiä kuin fluoraamattomat. Tuloksista voitiin päätellä, että fluoratut pinnat ovat mahdollista korvata fluoraamattomilla pinnoilla. Fluoraamattomien pintojen ominaisuuksissa oli vaihtelua, mutta tulosten perusteella kolme pinnoitetta viidestä soveltuvat korvaamaan fluoratut pinnat mikrosysteemisen valmistuksessa.
  • Pyrosähköinen ilmiö oksidiperovskiiteissa
    (2025-12-21) Amini, Leili
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    This bachelor’s thesis explores the pyroelectric properties of oxide perovskites using literature review and computational chemistry approaches. Pyroelectric materials are spontaneously polarized, and their polarization changes with temperature variation, resulting in an electric charge on the surface of the material. The literature section of this thesis discusses the pyroelectric phenomenon and the structural features of perovskite materials, with particular emphasis on alkali- and alkaline-earth-based oxide perovskites. In the computational section, the spontaneous polarization of new oxide perovskites is examined, as these materials may offer promising applications in energy harvesting. The temperature dependence of the materials is analysed using density functional theory (DFT) together with a recently developed computational method. The method is tested over a widetemperature range (0 − 1000 K). The analysis focuses on how atomic vibrations and temperature variations influence the electrical properties and pyroelectric response of the materials.
  • Coulombin lain opetus kemiassa
    (2026-01-05) Aalto, Nora
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    Coulombin laki on keskeinen fysiikan laki, jota opetetaan sekä lukiossa, että korkeakouluissa. Tämän kandidaatintyön tavoitteena on tutkia Coulombin lain opetusta lukiossa ja korkeakoulutasolla, sekä tunnistaa millaiset opetustavat tukevat kemiantekniikan opiskelijoiden oppimista parhaiten. Tutkielmassa analysoidaan lukion fysiikan ja matematiikan oppimateriaaleja sekä korkeakoulutason fysiikan oppimateriaaleja, ja pohditaan niiden välisiä yhtäläisyyksiä ja eroja. Tutkimus perustuu oppimateriaalien analysointiin ja vertailuun. Oppimateriaalien analyysi osoittaa, että Coulombin lain opetuksessa korkeakoulutasolla lakiin liittyvät merkintätavat vaihtelevat huomattavasti ja ovat vailla standardisointia. Lisäksi merkittävä ero lukio-opetuksen ja korkeakouluopetuksen välillä on se, että lukiossa eri oppiaineiden, kuten fysiikan, matematiikan ja kemian välisiä yhtäläisyyksiä ei korosteta riittävästi, kun taas korkeakouluopetus painottaa kokonaisuuksien hahmottamista ja oppiaineiden yhdistämistä. Lisähaastetta opetukseen tuo se, ettei monella opiskelijalla ole aikaisempia fysiikanopintoja lukiosta pakollisten kurssien lisäksi, joilla ei käsitellä Coulombin lakia tai voimavektoreita. Tutkielman johtopäätöksenä voidaan todeta, että Coulombin lain opetusta korkeakoulutasolla vaikeuttaa etenkin oppiaineiden välisten kytkösten puute lukio-opetuksessa, sekä sekavat ja vaihtelevat merkintäta-at eri fysiikan oppimateriaaleissa. Tämän perusteella laadukas Coulombin lain opetus edellyttää selkeitä, yhtenäisiä ja hyvin sanallistettuja merkintätapoja. Lisäksi on tärkeää ottaa huomioon opiskelijoiden vaihtelevat lähtötasot, aloittaa opetus Coulombin lain perusteista sekä tukea opiskelijoita matematiikan ja fysiikan käsitteiden yhdistämisessä.
  • Hankaussähkö pulveritekniikoissa
    (2026-01-05) Koivisto, Helmi
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    Triboelectricity is a phenomenon that poses significant challenges for industries where powders are handled, such as pharmaceutical industry. Triboelectrification causes particles of medicinal powders to stick to each other and to walls of storage containers. This leads to hindering with flow of particles and might cause that inhalers do not deliver the correct dosage. Also, the discharge of triboelectric charge can lead to explosions. The aim of this thesis was to explain triboelectricity as a phenomenon, how it can be studied and how it effects powder handling techniques. This thesis also aimed to explain how triboelectricity can be reduced in said powder techniques. Triboelectricity is a charge that is transferred between two objects when they are in rubbing contact. The charge can be transferred via electrons, ions, or materials. Environmental factors and the properties of powder particles affect how the charge is transferred and how much of it is transferred. In addition, the types of materials in contact affect how the charge is transferred. Triboelectricity is researched to find ways to reduce it. There are various methods for studying triboelectricity. Most of the research methods aim to determine the magnitude or distribution of the charge. The aim is to reduce triboelectricity in powder techniques because it causes many problems. Triboelecricity can be reduced by controlling environmental factors or the total charge. Sometimes reducing triboelectricity is challenging, in which case the aim is to reduce the risk of problems caused by it.
  • Superhydrofobisten itsepuhdistuvien pintojen soveltuvuus aurinkopaneeleihin
    (2025-12-16) Vuorio, Taika
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    Superhydrofobiset pinnat ovat erittäin vettähylkiviä materiaaleja, joiden yksi tärkeimmistä ominaisuuksista on itsepuhdistuvuus. Tämän ansiosta pintoja voidaan hyödyntää monissa arkisissa ja teollisissa sovelluksissa, joissa puhtaus ja vedenpitävyys ovat tärkeitä. Tämä kandidaatintyö on kirjallisuuskatsaus olemassa oleviin superhydrofobisiin läpinäkyviin itsepuhdistuviin pintoihin sekä niiden mahdolliseen hyödyntämiseen aurinkopaneeleissa. Tässä työssä vertaillaan eri materiaalien ominaisuuksia sekä niiden kestävyyttä vaihtelevissa olosuhteissa. Lisäksi työssä tutkitaan, mitkä ovat näiden pintojen suurimpia haasteita, ja pystytäänkö fluorittomia materiaaleja hyödyntämään fluoripohjaisten materiaalien tilalla. Aineisto koostuu pääosin tieteellisistä artikkeleista ja tutkimuksista. Kandityössä saadut tulokset osoittavat, että superhydrofobiset pinnat voivat tulevaisuudessa tarjota lupaavan ratkaisun aurinkopaneelien likaantumishaasteisiin, mutta erityisesti niiden kestävyydessä on edelleen parannettavaa. Pitkän aikavälin tutkimuksia vaihtelevissa olosuhteissa vaaditaan lisää, ennen pinnoitteiden laajempaa käyttöönottoa. Vaikka fluorittomia pintoja ei ole vielä tutkittu yhtä paljon kuin fluoripohjaisia yhdisteitä sisältäviä materiaaleja, tutkimukset osoittavat, että niillä päästään lähes vastaaviin tuloksiin, joten niiden hyödyntäminen fluoripohjaisten materiaalien tilalla ympäristöystävällisempänä ratkaisuna on mahdollista.
  • Polymeerisubstraattien vaikutus alueselektiivisyyteen atomikerroskasvatuksessa
    (2025-12-30) Tammisto, Annina
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    Tämä kandidaatintutkielma käsittelee polymeerejä atomikerroskasvatuksen kasvatusalustoina eli substraatteina ja niiden vaikutusta kalvon kasvun alueselektiivisyyteen. Tavoitteena on selvittää, miten polymeerien kemiallinen rakenne ja pintafunktionalisaatio ohjaavat ohutkalvon selektiivistä kasvua. Työ on toteutettu kirjallisuuskatsauksena. Alueselektiivinen atomikerroskasvatuksen perusta on kemiallisesti toisistaan eroavat alueet substraatin pinnalla. Alueselektiivinen atomikerroskasvatus on keskeinen menetelmä esimerkiksi mikroelektroniikan ja puolijohdeteollisuuden tulevaisuuden kannalta keskeisten nanomittakaavan rakenteiden valmistuksessa. Polymeeriensubstraateilla pintakemiaa määrittävät vahvasti polymeerin funktionaaliset ryhmät. Koska polymeerimateriaalien kirjo on valtava, löytyy joukosta sekä ohutkalvon kasvua estäviä että sen mahdollistavia materiaaleja. Erityisen kiinnostavan pohjan alueselektiiviselle ohutkalvon kasvatukselle tarjoavat kahdesta eri polymeerimateriaalista koostuvat lohkokopolymeerit. Kalvon kasvua estäviä ja suosivia polymeerejä yhdistäviä lohkokopolymeerejä on jo onnistuneesti käytetty nanokuviointien kasvatukseen ilman erillistä substraatin jatkokäsittelyä. Tulokset osoittavat, että polymeerisubstraatit tarjoavat lupaavia mahdollisuuksia nanorakenteiden valmistukselle ilman perinteisten kuviointimenetelmien monivaiheisia käsittelyprosesseja. Happi- ja typpipitoiset funktionaaliset ryhmät osoittautuivat kasvua suosiviksi ominaisuuksiksi substraatilla etenkin metallioksidikalvojen kasvatuksessa.
  • Building lifetime prediction for demolition wood estimation for the circular economy
    (2025-12-26) Bui, Hoang
    School of Chemical Engineering | Bachelor's thesis
    Efforts in natural resources conservation have indicated that the accurate assessment of environmental strain produced by the construction industry is monumental in reducing the harm of this industry. Currently, the main methods in harm alleviation are environmental assessment of buildings, which are life cycle assesment (LCA) and life cycle costing (LCC), and predicting the volume or mass of demolition material through material flow analysis (MFA). Calculating the environmental impact of construction requires an accurate description of the lifespan of the construction itself, as building survival analysis is fundamental to the estimation of material stock changes and materials of interest. However, this proves to be a challenge as data recording the amount of materials recovered through demolition is not as abundantly available as opposed to data pertaining to the amount of materials consumed during construction. Therefore, in environmental conservation efforts by reducing construction-induced pollution, it is essential that methods for accurate assessment of materials suitable for recirculation in the circular economy are produced and optimized. More accurate estimations of building lifespan are essential to achieve realistic calculations in changes and profiles of material stocks, and in response to such demands, a variety of methods have been developed. Therefore, it is essential to evaluate different methods for lifespan estimation such as traditional statistical methods, or other approaches like big data analysis and machine learning models. Several studies on these methods have indicated that a big data approach with machine learning prediction models have shown the most promise in delivering consistent and accurate predictions, whereas statistical models are less realistic and have varying degrees of accuracy. Thus, the aim of this thesis is to identify the extent of current research on different methods for building lifespan estimation by conducting a state-of-the-art literature review. For statistical methods, the calculations are reliable when estimating lifetimes despite the choice of distribution, but for simulating future waste flows, a more careful approach is needed through additional fitting tests. For big data analysis and machine learning methods, it is shown to have more predictive power than conventional methods such as regression analysis due to its innate characteristics of recognizing complex patterns in large datasets.