Selluloosapohjaisten vaahtojen lämmöneristävyys ja spektraaliset ominaisuudet

Loading...
Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Kemian tekniikan korkeakoulu | Master's thesis

Date

2020-12-15

Department

Major/Subject

Functional Materials

Mcode

CHEM3025

Degree programme

Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering

Language

fi

Pages

68+3

Series

Abstract

Kohteiden tunnistaminen nykyaikana perustuu yhä enemmän hyperspektri- ja lämpökuvantamiseen. Modernin häivemateriaalin on siis peitettävä kohteen jälki sekä näkyvän valon alueella että lämpösäteilyn aallonpituuksilla. Käytännössä tämä tarkoittaa materiaalia, joka vastaa ympäristön ulkonäköä ja peittää lämpöjäljen. Luonnonmateriaaleihin pohjautuvat vaahdot tarjoavat luonnollisen värin, hyvän lämmöneristävyyden, biohajoavuuden ja kilpailukykyisen hinnan. Erityisesti selluloosa ja ligniini ovat maailman yleisimmät luonnonpolymeerit. Tässä työssä selvitetään sopivatko vesipohjaisten sellu/ligniinivaahtojen lämmöneristävyys ja spektri häivemateriaaleiksi. Optimoitavia parametreja olivat kuiva-aineiden pitoisuus, surfaktantin määrä ja laatu, ja sekoitusmenetelmä. Kokeissa osoitettiin, että optimoidulla selluvaahdolla 50 °C kuparilevyn lämpöjälki pystyttiin peittämään tuntien ajan muutaman asteen eroon ympäristöstä. Vaahtojen spektrit vastasivat monilta osin lehtien spektrejä 400 – 1000 nm alueella. Tulosten perusteella selluvaahdot ovat erinomaisia potentiaalisia häivemateriaaleja. Vielä ratkaisemattomia ongelmia ovat etenkin vaahdon valuma ja lehtivihreän spektrin imitointi.

Modern target detection is increasingly based on hyperspectral and IR imaging. As such, modern camouflage materials must work in both visible and IR wavelengths. In practice this means a material that looks like its surroundings and suppresses thermal radiation. Foams based on biomaterials offer natural colouring, good thermal insulation, biodegradability and competitive costs. Especially cellulose and lignin are the two most abundant biopolymers. In this work the performance of cellulose/lignin based foams as camouflage materials is evaluated based on their thermal insulation and hyperspectral fingerprint. The parameters to be optimized were dry matter content, choice and amount of surfactant, and mixing method. The results demonstrate that using optimized cellulose foam, the thermal radiation of a 50 °C copper plate could be suppressed for hours. The spectral fingerprints of the foams were in many aspects similar to leaves in the 400 – 1000 nm range. Still unsolved issues are the leaking of water and imitating the spectrum of clorophyl.

Description

Supervisor

Franssila, Sami

Thesis advisor

Laaksonen, Päivi

Keywords

selluvaahto, häivemateriaali, lämmöneriste, IR kuvantaminen, hyperspektri, kuplakoko

Other note

Citation