Valokemiallisen efektin valoterminen tehostaminen vedessä
Mäkelä, Altti (2023)
Mäkelä, Altti
2023
Tekniikan ja luonnontieteiden kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Engineering and Natural Sciences
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2023-09-15
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202307247281
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202307247281
Tiivistelmä
Työn aiheena olivat nestekidepolymeeriverkostot, jotka liikkuvat valon vaikutuksesta. Liike aiheutettiin valokemiallisesti tai valotermisesti. Valokemiallinen liike aiheutettiin atsobentseeni-johdannaisella, joka isomerisoituu valon vaikutuksesta. Valoterminen liike aiheutettiin väriaineella, joka lämpenee valon takia. Väriaine valittiin niin että se aktivoituisi samalla aallonpituudella kuin valokemiallinen komponentti. Kiinnostuksen kohteena oli valokemiallisen ja valotermisen efektin synergistinen käyttö. Synergistisen käytön ominaisuuksia verrattiin ei-synergistiseen käyttöön ilmassa sekä vedessä. Näytteet valmistettiin yksivaiheisella polymerointireaktiolla. Aktuaation eli liikkeen taipumiskulmat määritettiin kuvaamalla näytteiden taipuminen ja laskemalla kulmat ImageJ tietokoneohjelmalla.
Tuloksena huomattiin synergistisen näytteen saavuttavan 129 asteen taipumiskulman aktuaation ensimmäisen neljän sekunnin aikana ilmassa ja 34 asteen taipumiskulma vedessä. Valokemiallisen näytteen sekä valotermisen näytteen taipumiskulmien summa oli 89 astetta neljän sekunnin jälkeen ilmassa ja 10 astetta vedessä. Synergistinen näyte taipuu siis noin 3 kertaa enemmän vedessä ja 1,5 kertaa ilmassa kuin valoterminen ja valokemiallinen näyte yhteensä. Ei ole selvää kuinka paljon synergistinen efekti vaikutti aktuaatioon ilmassa, koska näytteiden Youngin moduulit erosivat huomattavasti toisistaan. Käyttämällä ilmassa tapahtuvaa aktuaatiota lähtökohtana voidaan todeta vedessä tapahtuvan aktuaation olevan odotettua isompaa synergistiselle aktuaattorille. Huomattavaa on myös, että synergistinen näyte saavutti maksimi taipumiskulman 40 astetta 16 sekunnissa. Muiden näytteiden taipumiskulmat eivät kasvaneet ensimmäisen neljän sekunnin jälkeen. Taipumiskulman kinetiikka oli synergistiselle näytteelle vahvasti intensiteettiriippuvainen vedessä. Valokemialliselle aktuaattorille vedessä käytetyn intensiteetin muutos ei aiheuttanut havaittavaa muutosta kinetiikassa. Tämä työ osoittaa synergistisen efektin tuovan merkittävää kasvua vedessä tapahtuvaan aktuaatioon. Jatkotutkimukset ovat tarpeen selvittämään optimaaliset suhteet valokemiallisten ja -termisten osien välille.
Tuloksena huomattiin synergistisen näytteen saavuttavan 129 asteen taipumiskulman aktuaation ensimmäisen neljän sekunnin aikana ilmassa ja 34 asteen taipumiskulma vedessä. Valokemiallisen näytteen sekä valotermisen näytteen taipumiskulmien summa oli 89 astetta neljän sekunnin jälkeen ilmassa ja 10 astetta vedessä. Synergistinen näyte taipuu siis noin 3 kertaa enemmän vedessä ja 1,5 kertaa ilmassa kuin valoterminen ja valokemiallinen näyte yhteensä. Ei ole selvää kuinka paljon synergistinen efekti vaikutti aktuaatioon ilmassa, koska näytteiden Youngin moduulit erosivat huomattavasti toisistaan. Käyttämällä ilmassa tapahtuvaa aktuaatiota lähtökohtana voidaan todeta vedessä tapahtuvan aktuaation olevan odotettua isompaa synergistiselle aktuaattorille. Huomattavaa on myös, että synergistinen näyte saavutti maksimi taipumiskulman 40 astetta 16 sekunnissa. Muiden näytteiden taipumiskulmat eivät kasvaneet ensimmäisen neljän sekunnin jälkeen. Taipumiskulman kinetiikka oli synergistiselle näytteelle vahvasti intensiteettiriippuvainen vedessä. Valokemialliselle aktuaattorille vedessä käytetyn intensiteetin muutos ei aiheuttanut havaittavaa muutosta kinetiikassa. Tämä työ osoittaa synergistisen efektin tuovan merkittävää kasvua vedessä tapahtuvaan aktuaatioon. Jatkotutkimukset ovat tarpeen selvittämään optimaaliset suhteet valokemiallisten ja -termisten osien välille.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [8709]