Adhesion measurements of nano-particles on alumina, silica and titanium oxide surfaces

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorKatainen, Jukka
dc.contributor.authorPaajanen, Matti
dc.contributor.departmentTeknillisen fysiikan ja matematiikan osastofi
dc.contributor.schoolTeknillinen korkeakoulufi
dc.contributor.schoolHelsinki University of Technologyen
dc.contributor.supervisorHautojärvi, Pekka
dc.date.accessioned2020-12-04T18:28:26Z
dc.date.available2020-12-04T18:28:26Z
dc.date.issued2004
dc.description.abstractPienten partikkelien kiinnittyminen pinnalle on monimutkainen ilmiö, josta on jokapäiväisessä elämässämme sekä hyötyä että haittaa. Monet teolliset valmistustekniikat hyödyntävät partikkelien toistuvaa kiinnittymistä pinnoille. Toisaalta, esimerkiksi lämmönvaihtimiin kiinnittyvä pienikin tuhkakerros saattaa heikentää lämmönsiirto-ominaisuuksia merkittävästi. Partikkelien tarttuminen pintaan aiheutuu alkuvaiheessa Londonin teorian mukaan sähköisistä fluktuoivista dipoleista, jotka aiheuttavat neutraalienkin hiukkasten välille vetovoiman. Kemialliset sidokset kappaleen ja pinnan välillä voivat muodostua vasta alustavan kiinnittymisen jälkeen. Tässä työssä on mitattu pienten piioksidihiukkasten tarttumista pii- ja alumiinioksidimallipinnoille sekä titaanioksidikappaleiden tarttumista titaanioksidimallipinnoille. Mittaukset on suoritettu atomivoimamikroskoopilla, jolla voidaan mm. mitata alle nanonewtonin suuruisia voimia. Adheesiovoima on määritetty voimana, jolla kiinnittyneen partikkelin saa irroitettua pinnasta. Tylppäkärkisten piioksidimallikappaleiden adheesiopaineeksi, eli irrottamisvoimaksi pinta-alayksikköä kohden, mitattiin kuivassa typpi-ilmakehässä sileällä piioksidipinnalla 3.7 MPa, sileällä alumiinioksidipinnalla 2.8 MPa ja hieman karkeammalla alumiinioksidipinnalla 1.9 MPa. Pallomaisten, n. 10 nm-säteisten, titaanioksidipartikkelien irrottamisvoima vaihteli epätasaisilla titaanioksidipinnoilla välillä 1-10 nN, riippuen kiinnittymiskohdan pinnan kaarevuudesta. Suurin voima mitattiin laaksomaisessa pinnankohdassa, ja pienin paikallisen huipun kohdalla. Ilmankosteuden vaikutusta kiinnittymisvoimaan tutkittiin katkaistun kartion muotoisilla mallikappaleilla typpi-ilmakehässä. Mittauslaitteistoon rakennetulla kosteudensäätöjärjestelmällä saavutetaan 3-85% suhteellinen kosteus kahden prosenttiyksikön tarkkuudella. Työssä esitetty teoreettinen tarkastelu selittää tylppien kappaleiden mittaustulokset hyvin laitteiston koko kosteusalueella. Tylppien piioksidipartikkelien adheesiopaine sileällä piioksidipinnalla kasvoi n. 20%, kun ympäristön suhteellinen kosteus muuttui 3:sta 85:een prosenttiin.fi
dc.format.extent64+10
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/91569
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-2020120450404
dc.language.isoenen
dc.programme.majorFysiikkafi
dc.programme.mcodeTfy-3fi
dc.rights.accesslevelclosedAccess
dc.subject.keywordatomic force microscopeen
dc.subject.keywordatomivoimamikroskooppifi
dc.subject.keywordadhesionen
dc.subject.keywordadheesiofi
dc.subject.keywordnano-particleen
dc.subject.keywordnanopartikkelifi
dc.subject.keywordcapillary forceen
dc.subject.keywordkapillaarivoimafi
dc.subject.keywordaluminaen
dc.subject.keywordalumiinioksidifi
dc.subject.keywordsilicaen
dc.subject.keywordpiidioksidifi
dc.subject.keywordtitanium oxideen
dc.subject.keywordtitaanidioksidifi
dc.titleAdhesion measurements of nano-particles on alumina, silica and titanium oxide surfacesen
dc.titleNanopartikkelien adheesiomittauksia alumiini-, pii- ja titaanioksidipinnoillafi
dc.type.okmG2 Pro gradu, diplomityö
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.ontasotPro gradu -tutkielmafi
dc.type.publicationmasterThesis
local.aalto.digiauthask
local.aalto.digifolderAalto_42408
local.aalto.idinssi25138
local.aalto.openaccessno
Files