VTT kehitti selluloosakuidusta valokuidun

VTT:n tutkijat saivat valon liikkumaan puukuidussa. Selluloosasta valmistettu valokuitu soveltuu parhaiten antureihin, joissa on hyötyä materiaalin biohajoavuudesta. Rakennusten kosteusmuutokset voidaan tulevaisuudessa havaita optisen selluloosakuidun avulla. 

- Uuden optisen kuidun ydin on selluloosaa, joka on muokattu VTT:n kehittämillä ionisilla liuottimilla. Ytimen ympärille valmistimme kuorikerroksen selluloosa-asetaatista. Olemme kehitystyössä vielä alussa, joten emme vielä tiedä kaikkia sovellusmahdollisuuksia, joita uudelle valokuidulle on löydettävissä, kertoo VTT:n erikoistutkija Hannes Orelma. 

Valo etenee kuidussa, koska kuidun ydintä ympäröi sitä taitekertoimeltaan alhaisempi kuoriosa. Valo pysyy kuidun ytimessä, koska se heijastuu ytimen ja kuorikerroksen rajapinnasta takaisin kuidun ytimeen. 

- Olemme testanneet kuidun soveltuvuutta kosteuden mittaamiseen. Muutaman senttimetrin mittaisella kuidulla on saavutettu jo useiden kertaluokkien suuruisia lisäyksiä kuidussa etenevän valon vaimennukseen, kertoo VTT:n tutkija Ari Hokkanen.

Selluloosalla on valokuituantureihin soveltuvia ominaisuuksia: Selluloosakuidun materiaali itsessään voi reagoida mitattavien aineiden kanssa ja imeä niitä sisäänsä, mikä on lasi- ja muovikuiduilla vaikeaa. Selluloosa on myös kemiallisesti helposti muokattavissa esim. taitekertoimen osalta. Selluloosa imee ja luovuttaa tehokkaasti vettä, mikä voidaan mitata kuidussa etenevän valon vaimennuksen muutoksena. Lisäksi selluloosa on biohajoavaa ja anturikuidun voi hävittää biojätteen mukana. 

Selluloosavalokuitu avaa uusia mahdollisuuksia anturisovelluksiin, mutta se ei tule kilpailemaan lasipohjaisten valokuitujen kanssa tietoliikennesovelluksissa. 

Valokuidun kehittäminen alkoi VTT:n iBex-ohjelmassa, jossa sen tutkijat pääsevät toteuttamaan kiehtovia ratkaisuja globaaleihin haasteisiin. Kehitystyötä viedään tällä hetkellä eteenpäin FinnCERES-lippulaivaohjelmassa yhteistyössä VTT:n ja Aalto-yliopiston kanssa.

Tutkimustulokset on julkaistu Cellulose-julkaisussa 25.11.2019: Orelma, H.; Hokkanen, A.; Leppänen, I.; Kammiovirta, K.; Kapulainen, M.; Harlin, A. (2019) Optical cellulose fiber made from regenerated cellulose and cellulose acetate for water sensor applications. Cellulose. DOI: 10.1007/s10570-019-02882-3.