Materiaalien ominaisuuksia voidaan nyt tutkia aidossa vety-ympäristössä
Vihreän vedyn nopea käyttöönotto on välttämätöntä ilmastotavoitteiden saavuttamiseksi. Vedyn vaikutus keskeisiin materiaaleihin, kuten teräkseen, tunnetaan kuitenkin huonosti. Vuorovaikutuksen ymmärtäminen on ratkaisevaa, jotta voidaan kehittää turvallisia, luotettavia ja huoltovarmuutta tukevia vetyteknologioita sekä ehkäistä esimerkiksi vedyn aiheuttamaa teräsrakenteiden haurastumista.
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekuntaan sijoittuva, vuoden 2025 helmikuussa aloittanut OperaRI-tutkimusinfrastruktuuri mahdollistaa erilaisten materiaalien ominaisuuksien tutkimisen tehokkaasti paitsi todellisissa käyttöolosuhteissa (in-situ) myös rakenteellisten tai kemiallisten muutosten ja suorituskyvyn yhtäaikaisen mittaamisen (operando).
Materiaaliopin professori Mikko Hokka näkee erityisen kiinnostavina yhteistyömahdollisuudet vetytalouteen ja energiatekniikkaan komponentteja ja laitteita valmistavan teollisuuden kanssa. Maailmalla taas muut yliopistot ja tutkimusorganisaatiot ja niiden erilaiset tutkimusryhmät ja -yhteisöt voivat hyötyä Opera-RI:n materiaalien ja vedyn vuorovaikutukseen liittyvästä huippuosaamisesta.
– Pyrimme vastaamaan siihen, että meiltä löytyy testaus- ja arviointikapasiteettia esimerkiksi sen tutkimiseen mitä tietylle komponentille tapahtuu, kun se joutuu kosketuksiin vedyn kanssa tietyssä lämpötilassa tai paineessa, Hokka tarkentaa.
Elektroneista energiajärjestelmiin
Suomen Akatemian kansallisten tutkimusinfrastruktuurien tiekartalle 2025–2028 valittu OperaRI-testausympäristö on Tampereen ja Oulun yliopistojen sekä Teknologian tutkimuskeskus VTT:n yhteinen ponnistus. Se on valtakunnallisesti ja kansainvälisestikin poikkeuksellisen kattava. Kolmen tutkimusorganisaation yhteistyö mahdollistaa materiaalien tutkimisen atomitason näytteistä mikro- ja makroskaalaan ja lopulta komponentteihin asti.
Eri laitteilla saadaan esille erilaisia havaintoja esimerkiksi hitsatusta metalliputkesta kuormituksen aikana. Elektronimikroskoopilla (SEM) nähdään hitsisauman rakenne mikrorakennetasolla. Samanaikaisesti voidaan tutkia hitsin eri osien mekaanisia ominaisuuksia nanoindentaatiolaitteistolla, joka tekee materiaalin pintaan äärimmäisen pieniä painaumia.
– SEMiin asennettavilla lisälaitteistoilla voidaan särön etenemistä seurata mikrorakennetasolla. Samaan aikaan rakennetaan valmiuksia makroskooppisten kappaleiden mekaaniseen testaamiseen keskittyen erityisesti sen selvittämiseen, mitä materiaalille tapahtuu mekaanisessa kuormituksessa korkeapaineisessa vety-ympäristössä. Nämä ovat tulossa valikoimaan myöhemmin tänä vuonna, kertoo tutkimusympäristöasiantuntija Kati Valtonen.
Monipuolisia mittauspalveluita yhdeltä luukulta
Hokka ja Valtonen korostavat, että kattava infrastruktuuri tuo valmiuksia monenlaiseen tutkimusyhteistyöhön erilaisten organisaatioiden kanssa. Yhteistyötä helpottamaan on rakenteilla erityisesti ulkoisille sidosryhmille suunnattu digitaalinen alusta, joka kokoaa yhteen alan tiedon ja koulutuksen sekä mahdollistaa sopivien asiantuntijoiden löytämisen.
Datan ja asiantuntijapoolin lisäksi alustalle on kaavailtu näytteiden seurantajärjestelmää. Sen avulla tilaaja voi seurata näytteensä matkaa koko ketjun läpi.
– Asiakkaalla on mahdollisuus päästä käsiksi koko skaalaan. Samaa näytettä voidaan tutkia esimerkiksi ensin Oulussa nanotasolla, jonka jälkeen se kulkee tyhjiöpakattuna Tampereelle mikroskooppitarkasteluun ja edelleen VTT:lle suuremman kokoluokan testaukseen, Hokka valottaa.
Tampereen yliopisto järjestää 19.5.2026 webinaarin, jossa esitellään uusia vetyteknologiaan liittyviä operando- ja in situ -infrastruktuureja. Tilaisuus on englanninkielinen ja se on tarkoitettu tutkijoiden lisäksi teollisuuden toimijoille.
Lisätiedot
Kirjoittaja: Anna Aatinen
