keinomateriaalit

Keinomateriaalit ovat ihmisillä suunnittelemia ja valmistamia materiaaleja, joiden ominaisuuksia on tarkoituksellisesti muokattu vastaamaan tiettyjä käyttötarpeita. Niiden tavoitteena on tarjota parempia tai erilaisia ominaisuuksia kuin luonnonmateriaaleilla, kuten suurempi lujuus kevyemmässä rakenteessa, parempi kemiallinen kesto, tai erikoisominaisuudet kuten sähkönjohtavuus tai korkea lämpötilan sietokyky. Keinomateriaalien pääluokkia ovat polymeerit (plastit), komposiitit, keramiikat sekä metalliseokset ja -yhdisteet.

Valmistus ja käsittely tapahtuvat erilaisilla tuotantomenetelmillä. Polymeerit syntetisoidaan polymeroinnin kautta ja muotoillaan muoviksi ruiskuvalulla, extruusiolla tai kalvotuksella. Komposiitit muodostuvat matriisista ja vahvistetekijöistä kuten kuituvahvistuksesta. Keramiikat ja metalliseokset valmistetaan usein sinteröimällä tai hitsaamalla sekä jälkikäsittelyllä.

Ominaisuudet vaihtelevat laajasti, mutta keinomateriaaleille on tyypillistä korkea lujuus-tiheyssuhde, hyvä muodon säilyvyys, kova kulutuskestävyys sekä erilaiset sähkö- ja lämpöominaisuudet. Ominaisuudet riippuvat sekä materiaalin luokasta että valmistustavasta.

Käyttökohteita ovat rakennus- ja ilmailuteollisuus, autoteollisuus, elektroniikka, pakkaus sekä lääketiede. Kehittyneillä komposiiteilla ja laminoidulla keramiikalla pyritään korvaamaan raskaita tai kuluvalle ympäristölle alttiita ratkaisuja.

Ympäristövaikutukset ja kierrätys ovat keskeisiä kysymyksiä keinomateriaalien tuotannossa ja käytössä. Energiankulutus ja päästöt voivat olla merkittäviä, ja kierrätettävyys sekä kierrätyksen infrastruktuuri vaihtelevat materiaalin mukaan. Tutkimus suuntautuu sekä parempiin materiaaliominaisuuksiin että kestävän kehityksen ratkaisuihin.