Väitöstutkimus kehitti menetelmän, jolla voi 3D-tulostaa metallisieppareita ottamaan talteen jalometalleja elektroniikkaromusta
Lisääntynyt metallien hyödyntäminen johtaa metallien saatavuusriskeihin tulevaisuudessa. Saatavuuden turvaamiseksi on keksittävä uusia ja tehokkaampia keinoja metallien talteenottoon ja kierrätykseen. Väitöstutkimuksessaan Jyväskylän yliopistossa Elmeri Lahtinen on tutkinut ja kehittänyt uuden keinon valmistaa metallisieppareita hyödyntäen selektiivistä lasersintraus 3D-tulostusta.
Erilaisten high-tech metallien, varsinkin jalometallien, hyödyntäminen on kasvanut räjähdysmäisesti viime vuosikymmeninä. Niitä hyödynnetään laaja-alaisesti aina niin elektroniikan valmistuksessa, kuin syöpähoidoissa ja katalyysissäkin. Metallien käytön kasvamista on varjostanut niiden rajallinen määrä maaperässä, jonka vuoksi on kiinnitettävä entistä enemmän huomiota metallien kiertotalouteen ja elinkaareen. Metallien riittävyyden turvaamiseksi on etsittävä uusia lähteitä metalleille ja kehitettävä uusia erotusmenetelmiä, joita voidaan hyödyntää niiden tehokkaaseen talteenottoon.
Perinteisesti 3D-tulostusta on käytetty mekaanisten tai esteettisten kappaleiden valmistukseen. Tässä tutkimuksessa 3D-tulostukseen otettiin uusi näkökulma ja keskityttiin tutkimaan ja muokkaamaan tulostettujen kappaleiden kemiallisia ominaisuuksia.
Kehitetyllä menetelmällä voidaan säätää kappaleiden ominaisuuksia muokkaamalla lähtömateriaalin koostumusta. Kun tämä yhdistetään 3D-tulostukselle ominaisen kyvyn kanssa muokata ja suunnitella kappaleen muotoa sekä rakennetta, saadaan menetelmä, jolla voidaan valmistaa suuriakin kappaleita, joiden kemialliset ominaisuudet voidaan suunnitella etukäteen
3D-tulostetut metallisiepparit erottavat jalometallit elektroniikkaromusta selektiivisesti
Jyväskylän yliopiston väitöskirjatutkimuksessa keskityttiin suunnittelemaan ja valmistamaan erilaisia metallisieppareita, joiden avulla voitaisiin eritellä arvokkaat metallit sähkö- ja elektroniikkaromusta. Elektroniikkaromu on hyvin lupaava lähde varsinkin jalometalleille, kuten kullalle, palladiumille ja platinalle. Tutkimuksessa kehitettiin kaksi eri tyyppistä metallisiepparia, joilla pystyttiin erottamaan jalometallit selektiivisesti elektroniikkaromusta ja toisistaan.
Vaikka väitöskirjatutkimus keskittyy jalometallien erotukseen elektroniikkaromusta, samaa menetelmää voitaisiin hyödyntää tulostettujen metallisuodattimien valmistukseen, jotka olisivat selektiivisiä eri metalleja kohtaan. Tulostusmenetelmällä pystytään valmistamaan kappaleita myös useisiin eri sovellutuksiin, kuten katalyysiin, kaasuadsorptioon tai jopa elektrodien valmistukseen.
Tutkimus on julkaistu Jyväskylän yliopiston väitöstutkimusten sarjassa JYU Dissertations, numero 175, Jyväskylä, 2019. ISBN 978-951-39-7994-2 (PDF) URN: ISBN:978-951-39-7994-2 ISSN 2489-9003ISSN 2489-9003; 175
Linkki tutkimukseen: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-7994-2
Elmeri Lahtinen valmistui filosofian maisteriksi Jyväskylän Yliopiston kemian laitokselta vuonna 2017, jonka jälkeen hän aloitti jatko-opintonsa professorien Matti Haukan, Ari Väisäsen ja Kari Rissasen tutkimusryhmissä.
FM Elmeri Lahtisen väitöskirja ”Chemically Functional 3D Printing: Selective Laser Sintering of Customizable Metal Scavengers” tarkastetaan perjantaina 20.12.2019 klo 12.00 kemian laitoksen luentosalissa YlistöKem4. Vastaväittäjänä toimii professori Christian Ekberg Chalmersin teknillisestä yliopistosta Ruotsista ja kustoksena professori Matti Haukka Jyväskylän Yliopistosta.
